Disaster Prevention and Management Knowledge

fa طرح بهینه بکارگیری مصالح هوشمند در دیوار برشی طبقات مختلف جهت بهسازی لرزه ای ساختمان های بتنی مسلح Optimal Design For Using Smart Materials in Shear Walls in Different Stories Level For Rehabilitation of Reinforced Concrete Buildings تخصصي Special پژوهشي Research زمینه و هدف: هدف اصلی طراحی لرزه ای افزایش شکل پذیری و استهلاک انرژی زلزله با ورود سازه به ناحیه غیرخطی میباشد. تعداد بسیاری از سازه های بتنی به دلیل تغییر شکلهای ماندگار فراتر از حد مجاز و هزینه های زیاد بازسازی پس از زلزله تخریب و مجددا احداث میشوند. جهت جلوگیری از تخریب این گونه سازه ها نیاز به مصالحی با خاصیت ابرکشسانی و توانایی بازیابی تغییر شکل اولیه پس از باربرداری میباشد. استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی در دیوار برشی بتنی برای برطرف نمودن این مشکل توسط محققین پیشنهاد شده است. از مهمترین ویژگیهای آلیاژهای حافظه دار شکلی قابلیت حفظ شکل اولیه و فوق ارتجاعی بودنشان میباشد. این آلیاژها به علت داشتن رفتار فوق الاستیک میتوانند تا کرنش های حدود ده درصد را بدون برجا گذاشتن کرنش پسماند تحمل نمایند. با این ویژگیها، استفاده از این آلیاژها در سازه میتواند رفتار لرزه ای آن را بهبود ببخشد. با این وجود به دلیل بالا بودن هزینه و همچنین اجرای پیچیده ی این نوع آلیاژها استفاده از آن ها با محدودیت مواجه است. لذا لازم است با یک طرح بهینه، استفاده مطلوبی از آنها صورت پذیرد. روش: بررسی رفتار قابهای بتنی دارای دیوار برشی بهسازی شده با آلیاژهای حافظه دار شکلی در طبقات مختلف، قاب های سه، پنج، هفت و نه طبقه بتنی با حالت های مختلف استفاده از مصالح آلیاژهای حافظه دار شکلی تحت تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی توسط نرم افزار اجزا محدود قرار گرفته است. در این پژوهش تلاش شده است تا محل بهینه قرارگیری آلیاژهای حافظه دار شکلی مورد بررسی قرار گیرد. یافته ها: در این مطالعه پارامترهای تغییر مکان جانبی نسبی طبقات، تغییر مکان جانبی نسبی پسماند طبقات و برش پایه، مورد بررسی قرار گرفته است. از مهمترین مزایای استفاده از آلیاژ های حافظه دار شکلی می توان به کاهش تغییر مکان پسماند سازه و به تبع آن کاهش هزینه بازسازی پس از زلزله اشاره نمود. نتیجه گیری: باتوجه به یافته های حاصل از این پژوهش نتایج نشان میدهد، رفتار سازهایی که در 30% نخست ارتفاع سازه از آلیاژ حافظه دار شکلی استفاده شده، اختلاف ناچیزی با سازه هایی دارد که در تمامی طبقات آن از آلیاژ حافظه دار استفاده گردیده است، بنابراین در صورت استفاده از مصالح آلیاژ حافظه دار شکلی تنها در 30% نخست ارتفاع ساختمان، هزینه استفاده از آرماتورهای هوشمند به یک سوم کاهش می یابد و توصیه میشود آلیاژهای حافظه دار شکلی تنها در %30 نخست ارتفاع سازه مورد استفاده قرار گیرد. Background and purpose: The main purpose of seismic design is to increase ductility and seismic energy dissipation by entering the structures into the non-linear area. Many concrete structures are destroyed and reconstruct after the earthquake due to permanent over-deformations and high cost of re-construction. In order to prevent the destruction of these structures, we need materials with the feature of hyperelasticity and the capacity to recover its original shape after unloading. The use of shape-memory alloys in concrete shear walls to solve this problem has been proposed by researchers. The most important characteristics of shape memory alloy is the capability of maintaining their original shape and ultra-reactionary. These alloys having super-elastic behavior can tolerate up to about ten percent strains without leaving residual strains. With these features, the use of these alloys in the structure can improve its seismic behavior. However, due to the high cost and complex implementation of this type of alloys, their use is limited. So, it is necessary to optimally use of them using an optimal design. Method: the behavior of concrete frames with the shear walls improved by shape-memory alloys has been investigated in different floors, three, five, seven and nine concrete frames with different modes using shape-memory alloys materials under non-linear dynamic analysis time of the history by finite element software. In this study, we have tried to examine the optimal placement of the shape-memory alloy. Results: In this study, the parameters of floors relative lateral displacement, floors residual relative lateral displacement, and foundation cutting have been studied. Reducing the structure residual displacement and consequently, reducing the cost of rebuilding after the earthquake can be mentioned as the main advantages of using shape-memory alloys. Conclusion: according to the findings of this study, the behavior of the structures in which, shape-memory alloy is used in the first thirty percent of the height of the structure, has little difference with the structures in which, shape-memory alloy is used in their all floors. So, in case of using shape-memory alloy materials in only 30% of the height of buildings, the cost of smart armatures is reduced to one-third and it is and recommended that shape-memory alloys are only used in 30% of height of the intended structure. آلیاژ های حافظه دار شکلی, دیوار برشی بتنی, طرح بهینه, رفتار فوق الاستیک, تغییر شکل پسماند, تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی. shape-memory alloys, concrete shear wall, optimal design, Hyper-elastic behavior, residual deformation, time history dynamic analysis 329 343 http://dpmk.ir/browse.php?a_code=A-10-132-1&slc_lang=fa&sid=1 Parisa Nouri پریسا نوری nouriparisa1@gmail.com 0012438741 10031947532846001066 Yes Graduate student, civil engineering, earthquake area, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran, دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران گرایش زلزله، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران Mohammad Safi محمد صافی m_safi@sbu.ac.ir 10031947532846001067 10031947532846001067 No Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Water and Environment, Shahid Beheshti University استادیار دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران