كليدواژه :
ورق هاي FRP , المان محدود , ژاكت فولادي , ژاكت بتني , مقاوم سازي
چكيده فارسي :
در چند دهه ي اخير، مقاوم سازي ستون هاي بتني و بررسي رفتار آنها تحت بار زلزله به خصوص از نقطه نظر شكل پذيري و قابليت جذب انرژي سازه، مورد توجه قرار گرفته است. بخش قابل توجهي از اين مطالعات بر محصور سازي اعضاي بتني به منظور افزايش شكل پذيري و جذب انرژي آنها در برابر نيروهاي ناشي از زلزله مي باشد. در اين مطالعه 3 روش عمده براي مقاوم سازي ستون هاي بتني شامل تقويت ستون با استفاده از ورق هاي FRP، استفاده از ژاكت فولادي و استفاده از ژاكت بتني در مقاوم سازي ستون مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته است.
در اين راستا مقاوم سازي ستون هاي بتني تحت بارهاي لرزه اي با بكارگيري تحليل هاي عددي با استفاده از نرم افزارABAQUS انجام گرفت. ابتدا روش عددي با نتايج حاصل از مطالعات تجربي صحت سنجي گرديد. با استفاده از نمونه هايي با متغير هاي شامل مقاومت بتن، نوع الياف و تعداد لايه هاي FRP براي بتن تقويت شده باFRP ، متغير ها شامل ابعاد ورق ها، تعداد و ضخامت ورق هاي فولادي براي ستون هاي تقويت شده با ژاكت فولادي و متغيرها شامل مقاومت بتن، ابعاد پوشش بتن و اندازه تنگ و فاصله بين آنها براي ستون هاي تقويت شده با ژاكت بتني، در 3 روش، ميزان مقاومت، شكل پذيري و افزايش ظرفيت جذب انرژي بر اساس نتايج حاصل مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه نمونه هاي تقويت شده با ورق هاي FRP، عمدتاً باعث بهبود در شكل پذيري شده اند. نمونه هاي تقويت شده با بتن اگرچه باعث بهبود قابل توجه در تحمل حداكثر مقاومت برشي شده و دامنه عملكرد خطي را ارتقاء داده اند و نيز قابليت جذب انرژي را بهبود بخشيده اند ليكن شكل پذيري مناسبي از خود نشان نداده اند و نمونه هاي تقويت شده با ژاكت فولادي، ضمن بهبود در بيشينه مقاومت برشي و قابليت جذب انرژي، شكل پذيري مناسبي را از خود نشان داده اند. در حالتي كه متغير هاي سه روش مقاوم سازي با بار محوري ثابت را طوري تغيير داديم كه ظرفيت باربري جانبي يكسان داشته باشند، نمونه ژاكت فولادي و بتني شكل پذيري بهتري نسبت به نمونه تقويت شده با FRP نشان مي دهند. همچنين نمونه تقويت شده با ژاكت فولادي بيشترين جذب انرژي را دارد.
چكيده لاتين :
In recent decades, concrete column retrofitting methods and their seismic behavior under cyclic loading, especially from ductility and energy absorption standpoints, have been extensively focused by researchers. Significant amount of this research has been allocated to confinement of concrete elements in order to advance the ductility and energy absorption capability of the concrete structures facing the forces induced by earthquake. In this study four methods of concrete column retrofitting methods, including FRP plates, steel jackets, and concrete jackets, have been assessed and thoroughly compared with each other in terms of seismic behavior advancement measurements.
To achieve this objective, different retrofitting methods were simulated in ABAQUS FEA software, based on prominent finite element analysis and numerical modeling. The modeling results were verified with equivalent experimental tests which further validates the accuracy of the modeling approach. In addition, the impact of the following variables were studied using sensitivity analysis on the replicated models: Core concrete strength, texture and number of layers of FRP plates, size and thickness of steel plates, and dimensions of concrete jacket, along with diameter and placing of stirrups and bars.
Strength, ductility, and energy absorption capacity of the simulated models were recorded in order to compare efficiency of each retrofitting method. Results have shown that retrofitting through FRP plates leads to increasing ductility. Retrofitting using concrete jackets, despite increasing the energy absorption capability and maximum shear strength, will not result in acceptable ductility. On the under hand steel jackets, along with improving a maximum shear strength and energy absorption ability of the element, shows promising improvement in ductility. Moreover, for the models with the same axial load and lateral load capacity, steel jacketing and concrete jacketing methods have proved to show better ductility, compared to FRP. Plus, steel jacketing resulted in the highest energy absorption capability among all the three methods under the aforementioned condition.
