عملکرد دیوارهای غیر متصل بتنی پیش‌ساخته پس‌کشیده تحت زلزله حوزه نزدیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

رکوردهای ثبت‌شده از زمین‌لرزه‌های اخیر نشان می‌دهد که زلزله‌های حوزه نزدیک دارای ویژگی‌های متفاوتی نسبت به زلزله‌های حوزه دور هستند. مهم‌ترین خصوصیات متمایزکننده‌ی جنبش‌های حوزه نزدیک، تولید پالس‌هایی به علت اثر جهت‌پذیری و اثر تغییر مکان ماندگار است. لذا لزوم مطالعه چنین اثراتی روی سازه‌ها ضروری است. در این تحقیق ابتدا مدل ریاضی ارائه شده مطابق نتایج آزمایش‌های صورت‌گرفته صحت‌سنجی شده است. در ادامه به‌منظور مطالعه رفتار لرزه‌ای غیرخطی دیوارهای پیش‌ساخته پس‌کشیده بتنی (PT-PCW)، تحلیل دینامیکی غیرخطی روی سازه‌های شش طبقه تحت شتاب‌نگاشت‌های حوزه نزدیک انجام شده است. همچنین میزان تأثیر افزایش ارتفاع محصورشدگی پایه‌های دیوار بر روی عملکرد خودمرکزی و استهلاک انرژی نیز با انجام تحلیل دینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. هر یک از شتاب‌نگاشت‌ها به دو سطح زلزله طراحی (DBE) و بزرگ‌ترین زلزله در نظر گرفته شده(MCE)  مقیاس شده و در تحلیل به‌کار گرفته شده‌اند. تحلیل‌های انجام گرفته بیانگر عملکرد مطلوب سیستم دیوارهای پیش‌ساخته بتنی به‌ازای زمین‌لرزه‌های سطح زلزله طراحی است، به‌طوری‌که در انتهای بارگذاری لرزه‌ای، سیستم دچار هیچ‌گونه خرابی سازه‌ای نشده و تغییر مکان جانبی باقی‌مانده در دیوار ناچیز است. نتایج همچنین نشان می‌دهند که افزایش ارتفاع محصورشدگی پای دیوار به مقداری بیش از حداقل تعیین شده در آئین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای موجب ارتقاء رفتار لرزه‌ای در محدوده زلزله بزرگ‌ترین زلزله در نظر گرفته شده و ضریب اطمینان سیستم در برابر واژگونی را افزایش می‌دهد. در این تحقیق همچنین مشخص شد که استفاده از کابل‌های پس‌کشیده در نواحی مرزی دیوار به‌عنوان عامل استهلاک انرژی تأثیر قابل‌توجهی در بهبود عملکرد جذب انرژی سیستم ندارد و تغییر شکل‌های کوچک ایجاد شده در این اعضا موجب می‌شود که استهلاک انرژی از طریق خرد شدن بتن در ناحیه فشاری دیوار انجام شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance of Detached Post-Tensioned Precast Concrete Walls Subjected to Near-Field Earthquakes

نویسندگان [English]

  • Zahra Ghasemi 1
  • Javad Mokari 2
  • Erfan Shafei 2
1 Faculty of Civil Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, Iran
2 Faculty of Civil Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, Iran
چکیده [English]

The recorded recent earthquake events show that near-field earthquakes have different characteristics than far-field earthquakes. The most important distinguishing feature of near-field movements is the production of pulses due to the effect of orientation and the effect of permanent displacement. Therefore, it is necessary to study such effects on structures. In this research, first, the proposed mathematical model is validated according to the results of experiments. In order to study the nonlinear seismic behavior of post-tensioned precast concrete walls (PT-PCW), nonlinear dynamic analysis has been performed on six-story structures under near-field accelerations. Also, the effect of wall pier confinement on the self-centered performance and energy dissipation has been evaluated by performing dynamic analysis. Each acceleration is scaled to two levels of design-based earthquake (DBE) and the maximum considered earthquake (MCE) and then is used in the analysis. The performed analyzes show the optimal performance of the post-tensioned precast concrete wall system in response to earthquakes on DBE, so that at the end of the seismic load, the system does not suffer any structural damage, and minor lateral displacement remains in the system. The results also show that increasing the height of the wall pier confinement to a value slightly higher than the minimum specified in the seismic design codes promotes seismic behavior for MCE and increases the reliability of the system against overturning. The study also found that the use of post-tensioned cables in the boundary areas of the wall as an energy dissipation factor does not have a significant effect on improving the energy absorption performance of the system and the small deformations created in these members cause energy dissipation through crushing of concrete.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reinforced Concrete
  • Precast Wall
  • Post-Tensioning
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Energy Dissipation
  • Confinement
1.    I.S. Code (2014) Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings. 4th Eddition, Standard.
2.    Maeda, M., Nakano, Y., and Lee, K.S. (2004) Post-earthquake damage evaluation for R/C buildings based on residual seismic capacity. Proceedings     of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vol. 1179.
3.    Kurama, Y.C., Sause, R., Pessiki, S., and Lu, L.W. (2002) Seismic response evaluation of unbonded post-tensioned precast walls. Structural Journal, 99(5), 641-651.
4.    Marriott, D., Pampanin, S., Bull, D., and Palermo, A. (2008) Dynamic Testing of Precast, Post-Tensioned Rocking Wall Systems With Alternative Dissipating Solutions.
5.    Rahman, A.M. and Restrepo-Posada, J.I. (2000) Earthquake resistant precast concrete buildings: seismic performance of cantilever walls prestressed using unbonded tendons.
6.    Kurama, Y., Pessiki, S., Sause, R., and Lu, L.W. (1999) Seismic behavior and design of unbonded post-tensioned precast concrete walls. PCI Journal, 44(3), 72-89.
7.    Kurama, Y.C. (2000) Unbonded post-tensioned precast concrete walls with supplemental viscous damping. ACI Structural Journal, 97(4), 648-658.
8.    Perez, F.J., Pessiki, S., and Sause, R. (2004) Seismic design of unbonded post-tensioned precast concrete walls with vertical joint connectors. PCI Journal, 49(1), 58-79.
9.    Aaleti, S. and Sritharan, S. (2009) A simplified analysis method for characterizing unbonded post-tensioned precast wall systems. Engineering Structures, 31(12), 2966-2975.
10.    Ahmad, A., Maslehuddin, M., and Al-Hadhrami, L.M. (2014) In situ measurement of thermal transmittance and thermal resistance of hollow reinforced precast concrete walls. Energy and Buildings, 84, 132-141.
11.    Lu, X. and Wu, H. (2017) Study on seismic performance of prestressed precast concrete walls through cyclic lateral loading test. Magazine of Concrete Research, 69(17), 878-891.
12.    Belleri, A., Schoettler, M.J., Restrepo, J.O.S.É., and Fleishman, R.B. (2014) Dynamic behavior of rocking and hybrid cantilever walls in a precast concrete building. American Concrete Institute.
13.    Pothisiri, T., Chou, S., and Sektheera, C. (2016) Effect of polypropylene fibers and wire mesh on fire performance of precast concrete walls. ACI Structural Journal, 113(2).
14.    Vaghei, R., Hejazi, F., Taheri, H., Jaafar, M.S., and Aziz, F.N.A.A. (2017) Development of a new connection for precast concrete walls subjected to cyclic loading. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 16(1), 97-117.
15.    Nazari, M., Sritharan, S., and Aaleti, S. (2014) Shake table testing of unbonded post-tensioned precast concrete walls. Proceedings of the 10th  National Conference in Earthquake Engineering. Anchorage, AK: Earthquake Engineering Research Institute.
16.    Hassanli, R., ElGawady, M.A., and Mills, J.E. (2016) Force–displacement behavior of unbonded post-tensioned concrete walls. Engineering Structures, 106, 495-505.
17.    Khanmohammadi, M. and Heydari, S. (2015) Seismic behavior improvement of reinforced concrete shear wall buildings using multiple rocking systems. Engineering Structures, 100, 577-589.
18.    Zibaei, H. and Mokari, J. (2014) Evaluation of seismic behavior improvement in RC MRFs retrofitted by controlled rocking wall systems. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 23(13), 995-1006.
19.    Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M.H., and Fenves, G.L. (2006) Opensees Command Language Manual. Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, 264.
20.    Perez, F.J., Pessiki, S., and Sause, R. (2013) Experimental lateral load response of unbonded post-tensioned precast concrete walls. ACI Structural Journal, 110(6).
21.    ACI (2008) Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-08) and Commentary. American Concrete Institute.
22.    PEER (2006) NGA Database, Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, USA, http://peer.berkeley. edu/nga.
23.    Pekelnicky, R. and Poland, C. (2012) ASCE 41-13: Seismic evaluation and retrofit of existing buildings. In SESOC 2012 Convention.