رفتار سازه ای تیرهای بتن آرمه خورده شده تحت بارگذاری پایدار

Structural behavior of corroded reinforced concrete beams under sustained loading

چکیده
1- مقدمه
2- برنامه آزمایشی
3- الگوهای ترک و عر ض های ترک
4- گسترش انحراف تیرها
5- نتیجه گیری
منابع

چکیده
این مقاله نتایج یک مطالعه تجربی طراحی شده برای بررسی تاثیرات مرکب خوردگی و بارهای پایدار بر عملکرد سازه ای تیرهای بتنی مسلح را ارائه می کند. هشت تیر RC، شامل تیرهای خورده نشده و خورده شده تسریع یافته توسط روش حاضر، آزمایش شدند. تمام تیرها درمعرض یک بار خمشی پایدار چهارنقطه ای قرار گرفتند که به ترتیب معادل با 17، 33 یا 50درصد از بار نهایی طراحی شده بود. درجه خوردگی، الگوهای ترک، پهنای ترک و انحراف مرکز دهانه تیرها درطول آزمایش پایش شدند. نتایج نشان دادند که خوردگی آرماتور تاثیر مهمی بر فاصله بندی ترک عرضی نداشته و تاثیر اندکی بر گسترش پهنای ترک عرضی برای تیرها تحت بارگذاری و خوردگی و همزمان داشت. یک سطح بار بالاتر و یک چگالی جریان پایین تر منجر به اکسایش بیشتر محصولات خوردگی با یک نرخ انبساط حجمی بزرگتر شده که منجر به شروع زودرس و انتشار سریع ترک خوردگی و انحراف واضح تر تیرهای RC می شود. برای یک تیر تحت بارگذاری و خوردگی آرماتور همزمان، تاثیر خوردگی آرماتور بر انحراف آن نمی تواند نادیده گرفته شود، چونکه ممکن است از تاثیر خزش در یک درجه خوردگی نسبتا پایین فراتر رود.

2- برنامه آزمایشی
2-1 آماده سازی نمونه
هشت تیر RC با ابعاد یکسان mm بصورت نشان داده شده در شکل 1 طراحی و قالب بندی شدند. آرماتور خمشی شامل دو میله فولادی تغییرشکل یافته با قطر 14 mm در ناحیه کشش و دو میله تغییرشکل یافته با قطر 10 mm در ناحیه تراکم بود. ضخامت پوشش بتن 25 mm بود. آرماتور برشی شامل خاموت های مسطح با قطر 6 mm با فواصل 150 mm درامتداد تیر بود. هشت تیر به دو گروه تقسیم شدند. سه تا از این تیرها خورده نشده بودند که متعلق به گروه A بودند، و پنج تای دیگر خورده شده و متعلق به گروه B بودند. میله های فولادی قابل انبساط در گروه B به تقریبا 50 mm خارج از انتهای نمونه برای اتصال آن ها به منبع تغذیه درطول فرآیند خوردگی تسریع یافته گسترش یافتند. خاموت ها در گروه B با رزین اپوکسی برای محافظت دربرابر خوردگی پوشانده شدند. برای احتیاط بیشتر، سیم های پلاستیکی برای بستن میله های فولادی طولی به خاموت ها استفاده شدند. آزمایش کشش در میله های قابل انبساط استفاده شده در آزمایش انجام شد. مقاومت تسلیم و مقاومت نهایی آزمایش شده متوسط سه میله تغییرشکل یافته 14 میلی متری 353 MPa و 533 MPa و مدول 201 GPa بود.

خصوصیات ترکیبی بتن در جدول 1 ارائه می شوند و مقاومت فشاری 28 روزه بوسیله انجام آزمایشات فشاری تک محوری در نمونه های مکعبی بتن با یک طول 150 mm بدست آمد. سیمان پرتلند معمولی و آب شیر در این پژوهش استفاده شدند. شن شکسته با دانه بندی پیوسته متغیر از 5 mm تا 20 mm بصورت سنگدانه درشت استفاده شد و ماسه طبیعی با یک میزان خلوص 2.64 بصورت سنگدانه ریز استفاده شد.

2-2 سیستم بارگذاری پایدار
سه نمونه در گروه A در معرض بارگذاری پایدار در سه سطح بار مختلف قرار داشتند. نمونه ها در گروه B تحت سه سطح بار متفاوت بودند و سه چگالی جریان متفاوت برای نمونه های خورده شده بصورت نشان داده شده در جدول 2 استفاده شده بود. به منظور کاهش تاثیر خزش بتن، تمام تیرها بعد از 15 روز قالب گذاری بارگذاری شدند.

آنالیز پایداری و کمانش غیرخطی قوس های درجه بندی عملکردی کامپوزیت تحت فشار خارجی و بارگذاری دمایی

Nonlinear stability and buckling analysis of composite functionally graded arches subjected to external pressure and temperature loading

چکیده
1. مقدمه
2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
3. تعیین فشار کمانش بحرانی
4. تحلیل عددی
5. نتیجه گیری ها
منابع

چکیده
این مقاله به بررسی پایداری غیرخطی و رفتار کمانش قوس ها با مواد درجه بندی شده تابعی کامپوزیت (FGM) می پردازد که در عرض بارگذاری دما و فشار قرار دارند. با معرفی یک تابع جابجایی مجاز، انرژی پتانسیل کل به صراحت از نظریه پوسته دیواره نازک پیروی می کند. معادلات تعادل غیرخطی با تغییر تابع انرژی پتانسیل محاسبه شده اند، و فشار کمانش بحرانی به صورت تحلیلی پیش بینی شده است. تایید با استفاده از شبیه سازی عددی انجام شده است که مسیرهای تعادل پیش و پس کمانش را دنبال می کند، این امر نشان می دهد که نتایج عددی با پیش بینی های تحلیلی مطابقت خوبی دارند. مشاهده شده است که افزایش دما منجر به افزایش جابجایی به سمت بالا شده، که برای فشار کمانش مفید بوده و مدول یانگ را کاهش می دهد، که برای فشار کمانش مفید نیست. بنابراین، فشار کمانش نسبت به افزایش دما غیرخطی است. در نهایت، مجموعه ای معادلات پارامتری در درجه اول روی اثرات توان کسری حجم وافزایش دما روی توزیع کرنش حلقه، تنش، نیرو و لنگر خمشی تمرکز دارد.

2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
پارامترهای هندسی در شکل 4، با زاویه مرکزی آلفا و طول محیطی متناظر با آن برابر با L نمایش داده شده اند، که در آن ، مقطع عرضی ، و R شعاع است. یک سیستم مختصات منحجنی متعامد با محورهای y، x- و y- و z به ترتیب در جهت مماسی، محوری و شعاعی تعریف شده است. دو فرضیه به منظور تسهیل فرایند مشتق گیری اتخاذ شده اند، که (1) ابعاد مقطه عرضی بسیار کوچکتر از طول (2L) و شعاع (R) است. بنابراین، مقطه عرضی در طول تغییرشکل در صفحه باقی می ماند، و (2) خواص دو ماده تشکیل دهنده به دما بستگی داشته و تنها خواص پلاستیک در نظر گرفته شده اند. کمانش در بررسی حاضر پیش از شکست مواد رخ داده است. همانطور که در شکل 4 مشاهده می شود، جابجایی شعاعی به عنوان تعریف شده است و جابجایی مماسی برابر با است. در اینجا، که در آن زاویه ای است که از تاج شروع شده و بر خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت کرده و برای نیمه سمت راست قوس، که برای راه حل تحلیلی در نظر گرفته شده است به این دلیل که بارگذاری و هندسه نسبت به محورعمودی که مطابق با شکل 4 از میانه دهانه عبور می کند، متقارن هستند. در ادامه نظریه پوسته دیواره نازک، مولفه های جابجایی به صورت زیر بیان شده اند:

2.4 مقایسه ها و بحث ها
نتایج تجربی با راه حل های تحلیل معادله 29 برای قوس های گیردار گیردار و معادله 33 برای قوس های سوزنی سوزنی نشان داده شده در جدول 2 مقایسه شده است. مشاهده می شود که فشار کمانش عددی توافق خوبی با راه حل های عددی داشته و حداثر تفاوت برای تمامی موارد بررسی شده با دو افزایش دما ، دو زاویه مرکزی متفاوت (آلفا) و 5 حجم بالاتر از توان کسری حجم بیشتر از 5 درصد نمی باشد، مگر برخی از موارد سوزنی سوزنی با n=5 و این امر بدان دلیل است که جابجایی حرارتی بالاتر (شکل 3(a)) منجر به توزیع غیرمتقارن تر خواص مواد در دهانه میانه قوس های سوزنی سوزنی با n=5 و می شود. چنین جابجایی منجر به فشار کمانش بحرانی بیشتر از اثرات کاهش مدول القا شده توسط افزایش دما می شود.

بهینه سازی ساختاری فیزیکی-سایبری با استفاده از شبیه سازی ترکیبی بلادرنگ

Cyber-physical structural optimization using real-time hybrid simulation

چکیده
1- مقدمه
2- بهینه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHO)
3- مجموعه های آزمایشی
4- نتایج
5- نتیجه گیری و پیشنهادات
منابع

چکیده
به طور سنتی، بهینه سازی ساختاری، یک فرایند عددی است. طرح های نامزد از طریق شبیه سازی عددی ایجاد شده و ارزیابی می شوند (به عنوان مثال، تجزیه و تحلیل المان های محدود). با این وجود، هنگام برخورد با ساختارهای پیچیده ای که مدل سازی عددی آن ها سخت است، ممکن است خطاهای بزرگی بین مدل عددی و ساختار فیزیکی وجود داشته باشد. در این حالت، بهینه سازی کمتر معنی دار است زیرا نتایج بهینه به جای ساختار فیزیکی با مدل عددی مرتبط است. آزمایش هایی را می توان در الگوریتم بهینه سازی برای نمایش ساختارها یا اجزاء پیچیده انجام داد. با این وجود، محدودیت های زمانی و هزینه ای، زمانی که بهطور مکرر ساخت و ارزیابی سیستم های کامل ساختاری انجام می شود، یک مانع محسوب می شوند. شبیه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHS) یک ابزار آزمایشگاهی اثربخش و کارآمد است که شبیه سازی عددی را با آزمایش های تجربی ترکیب کرده و از کل عملکرد ساختاری استفاده می کند. در این مقاله چارچوبی برای بهینه سازی ترکیبی در زمان واقعی (RTHS) پیشنهاد شده است. RTHS برای ارزیابی عملکرد طرح های نامزد در فرایند بهینه سازی استفاده می شود. این چارچوب با استفاده از RTHS ، یک روش تجربی مدرن که ریشه در مهندسی زلزله دارد، یک محیط بهینه سازی فیزیکی سایبر را ایجاد می کند. این مقاله چارچوب RTHO به همراه مطالعات اثبات مفهوم را تعیین می کند. در یک مطالعه مقدماتی، طراحی جداسازی پایه یک ساختمان دو طبقه برای حفاظت لرزه ای بهینه شده است. RTHO برای انتخاب بهینه پارامترهای قانون کنترل نیمه فعال چندگانه برای یک میراگر MR نصب شده در لایه ایزوله یک ساختمان پنج طبقه پایه جدا شده انجام شد. هر دو مورد از RTHS برای ارزیابی طرح های نامزد و بهینه سازی ازدحام ذرات(PSO) برای بهینه سازی استفاده کرده اند. RTHO برای ارزیابی زیر ساخت های آزمایشی غیرخطی، به ویژه آن هایی که آسیب دائمی ندارند، مانند دستگاه های کنترل ساختاری مناسب است. در صورت تمایل می توان آسیب ساختاری را از طریق مؤلفه عددی مدل نمود. این مقاله ادغام الگوریتم های بهینه سازی پیشرفته ترین حالت با روش های تجربی پیشرفته را پیشنهاد کرده و یک رویکرد سایبر-فیزیکی برای بهینه سازی ساختاری را نشان می دهد.

2-2 توسعه چارچوب RTHO
چارچوب RTHO با جایگزینی شبیه سازی عددی به عنوان مثال ، FEM) با (RTHS ایجاد می شود. اهداف محاسبه شده از پاسخ های ساختاری اندازه گیری شده برای هدایت حرکت ذرات در جستجوی راه حل استفاده می شود. RTHS برای هر راه حل طراحی نامزد (ذره) تحت هر مورد ارزیابی (برانگیختگی) به کار می رود. عملکرد طرح های نامزد مورد ارزیابی قرار می گیرد و از نتایج برای جمع آوری یک گروه بعدی از طرح ها برای ارزیابی استفاده می شود. این روند ادامه پیدا می کند تا زمانی که یک راه حل قابل قبول پیدا شود. چارچوب تکراری در شکل 1 نشان داده شده است.

چالش های اساسی RTHS در چارچوب RTHO نیز وجود دارند. هر آزمایش RTHS به حدی پایدار است که این آزمایش قابل انجام باشد. متغیرهای طراحی باید قبل از انجام RTHS به درستی محدود یا بررسی شوند تا از بی ثباتی جلوگیری شود.یکی دیگر از چالش های اصلی ایجاد یک پل فرم فیزیکی سایبر با بروزرسانی خودکار در موقعیت های ذرات (پارامترهای نمونه آزمایشی) است که با اجرای خودکار RTHS و تجزیه و تحلیل از طریق الگوریتم بهینه سازی دنبال می شود. تحقق RTHO نیاز به کنترل خودکار، تبادل داده و بروزرسانی دارد. برای دستیابی به تبادل و به روزرسانی داده در الگوریتم RTHS و الگوریتم بهینه سازی ، یک بستر در AutomationDesk تعبیه شده با ControlDesk ، MATLAB و Python ایجاد شده است. AutomationDesk یک ابزار اتوماسیون تست قدرتمند برای تست سخت افزار در حلقه (HIL) است. روال های آزمایشی می توانند در AutomationDesk بصورت گرافیکی ایجاد شوند با کتابخانه هایی که حاوی بسیاری از توابع توکار هستند. اتوماسیون تست با متغیرهای از پیش تعیین شده (یعنی یک ماتریس تست) با استفاده از AutomationDesk ساده است. هنگام استفاده از متغیرهایی که به صورت آنلاین تعیین می شوند (یعنی در هنگام بهینه سازی)، برنامه نویسی پیچیده تر می شود. شکل 2 دنباله آزمایش ایجاد شده برای RTHO را در AutomationDesk نشان می دهد. زیرساختار و برانگیختگی عددی در MATLAB با اولیه سازی متغیرها و موقعیت ذرات تعریف می شود. از اسناد پایتون به عنوان پلی برای تبادل داده بین MATLAB و AutomationDesk استفاده می شود. در هر تکرار ، موقعیت ذرات به دنبال معادله (2) به روز شده و پس از بررسی مرزهای متغیر، در RTHS استفاده می شود تا از ثبات RTHS اطمینان حاصل شود. RTHS با استفاده از سخت افزار dSPACE و نرم افزار ControlDesk که پارامترها، فرآیند آزمایش و اندازه گیری ها را کنترل می کنند، انجام می شود. دنباله انجام آزمایش RTHS از طریق ControlDesk همانطور که در شکل 2 (b) نشان داده شده است در AutomationDesk ایجاد می شود. بعد از هر آزمایش، اندازه گیری ها در MATLAB انجام می شود تا توابع هدف را ارزیابی کند. هنگامی که یک راه حل بهتر برای هر ذره یافت می شود ، بهترین موقعیت های محلی به روز می شوند. اگر بهترین موقعیت محلی راه حل بهتری نسبت به تکرارهای قبلی باشد ، بهترین موقعیت کلی به روز می شود. RTHS در ادامه تکرارها با سرعت و موقعیت های به روز شده ذرات تا رسیدن به حداکثر تکرار یا شروع معیارهای توقف ادامه می یابد. علاوه بر این، الگوریتم مکث و ادامه به گونه ای اضافه شده است که بهینه-سازی در صورت لزوم با اطمینان می تواند قطع شود.

2-3 حرکات زمینی زمین لرزه
این چارچوب با استفاده از گروهی از حرکات زمینی که قبلاً توسط سامرویل [28] برای استفاده در پروژه FEMA در قاب های با مقاومت لحظه ای فولادی ساخته شده، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این گروه شامل 20 مورد ثبت شده شتاب زمین افقی تنظیم شده است به طوری که میانگین طیف پاسخ آنها با طیف طراحی NEHRP 1997 مطابقت دارد. در این مطالعه، گروه زمین لرزه های مربوط به مرکز شهر لس آنجلس برای سطوح خطر لرزه ای مربوط به 10 درصد احتمال فراتر رفتن در یک دوره 50 ساله انتخاب شد. این 20 رکورد زلزله ، علامت گذاری شده با عناوین LA01-LA20 ، از جهت گسل-موازی (FP) و گسل نرمال (FN) از ده زلزله ثبت شده مشتق شده است.

همگن سازی میکرومکانیکی میله های فولادی در بتن مقاوم سازی شده برای آنالیز تخریبی

Micromechanical homogenisation of steel bars in reinforced concrete for damage analysis

چکیده

1 مقدمه

2 مدل میکرومکانیکی

3 الگوبرداری ساختاری

4 اجرای تحلیل اِلمان محدود

5 تأیید و اعتباربخشی مدل

6 میله‌های بتن مقاوم‌سازی شده در وضعیت تنش

7 دستاوردها

منابع

چکیده
     جنبۀ همگن‌سازی مبتنی بر الگوبرداری از مواد تقویت کنندۀ بتن در ترکیب با قوانین پایۀ مربوط به تخریب که در یک الگوی اِلمان محدود برای شبیه سازی رویداد تخریب بتن و میله‌های مقاوم کنندۀ آن در ساختارهای بتنی مقاوم سازی شده به کار می‌رود، مورد بررسی قرار گرفت. از این فرآیند برای شبیه سازی رفتار مواد مقاوم کنندۀ پراکنده شده در بتن استفاده شد و در شبیه سازی نواحی دارای مواد مقاوم کنندۀ متمرکز در بین اجزای ساختاری نیز به کار گرفته شد.

     این الگو در برابر آزمون‌های کاربردی که بر روی اجزای بتن مقاوم سازی شده انجام شده‌اند و در متن به آنها اشاره شده است، مورد مقایسه قرار گرفت و تنش مستقیم و خمش بر روی آن بررسی شد. در این مدل، بدون آن که میله‌های جایگذاری شده به صورت شبکه‌ای درآیند و هزینه‌های محاسباتی بالایی متحمل شود، ویژگی‌های اصلی عملکرد تخریبی در مواد جایگزین شونده در بتن مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند.

مدل میکرومکانیکی
     بتن مسلح به صورت یک مادۀ کامپوزیتی متشکل از یک ماتریس بتن به همراه مواد فولادی (مثل میله، مقاوم سازی انعطاف‌پذیر، تقویت برشی: میله‌های عمودی یا اُریب) است که به صورت عمود بر هم و متقاطع، در داخل آن جایگذاری شده‌اند؛ که طول آنها خیلی بلندتر از ابعاد سطح مقطع آنها می‌باشد. در مورد سازگاری رویکرد الگوبرداری، یک مادۀ ایزوله شدۀ جایگزین شده در یک ماتریس بزرگ نامحدود، زمانی که بر اثر اعمال یک بار مکانیکی، خود ماتریس تحت یک تنش میانگین  قرار می‌گیرد، می‌تواند تحت تأثیر فرایند تغییر شکل (دفرمگی) قرار بگیرد. در حالت کلی که ماتریس و مواد جایگذاری شده در آن دارای ویژگی‌های کلاسیکی مختلف هستند، تغییر شکل مواد جایگزیده شده، با میانگین تغییر شکل ماتریسی که آن را احاطه کرده، فرق دارد. حذف این محدودیت باعث بروز یک حالت کرنش در مادۀ جایگزین شدۀ درون ماتریس می‌شود که به آن ویژه کرنش * گفته می‌شود. رابطۀ بین کرنش ماتریس و مادۀ جایگزین شده در آن به این صورت نشان داده می‌شود:

     در این کار پژوهشی، بتن به صورت ماتریسی در نظر گرفته می‌شود که در آن میله‌های مقاوم کنندۀ جای‌گذاری شده در داخل بتن در دو گروه قرار می‌گیرند. نسبت زیاد طول میله‌ها در مقایسه با قطر آنها، ما را به سمت این فرضیه سوق می‌دهد که آنها را به صورت سوزنی شکل فرض کنیم. علاوه بر این، جهت‌گیری اُریب میله‌ها نسبت به جهت اجزای بتن مقاوم سازی شدۀ مکعبی شکل نظیر بتن‌های قالبی، شاه‌تیرها، ستون‌ها و دیوارها این امکان را می‌دهد که محاسبات یکنواختی صورت پذیرد؛ بدون آن که جهت‌گیری مواد جایگزین شده در داخل بتن‌ها به پیچیدگی خاصی برسد. این واقعیت در کنار این فرض که مواد افزودنی به بتن‌ها به صورت سوزنی شکل هستند، این امکان را به همراه دارد که کل جنبۀ همگن بودن را به صورت یک‌جا در نظر بگیریم و از این طریق به کاهش پیچیدگی‌های محاسباتی کمک کنیم. استفاده از این جنبۀ همگن بودن در سه بُعد، شبیه فرآیند ارائه شده است که فقط با تانسور اِشلبی S صورت می‌گیرد که فرض می‌شود به لحاظ اندازه و مقادیر، متفاوت است ]23[ و تانسورهای سختی برای سه بُعد نیاز به تنظیم شدن و هماهنگی با ساختار بتن دارد. در چنین رویکردی، یک گروه سوم از مواد اضافه شونده به بتن که جهت‌گیری آن در راستای محور z است نیز می‌تواند در نظر گرفته شود و در عین حال شکل این جنبه کلی همگن بودن همچنان حفظ شود.

رفتارهای لرزه ای سیستم تونل-خاک تاسیسات عمومی: با و بدون اتصالات مشترک

Seismic behaviors of utility tunnel-soil system: With and without joint connections

چکیده
1 مقدمه
2 طراحی آزمایش و ابزارآلات دقیق برای مدل
2.1 تجهیزات میز لرزان
2.2 آماده سازی مدل
2.3 برنامه آزمایش
3 تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش و بحث
3.1 پاسخ دینامیکی فشار خاک
3.2 پاسخ شتاب
3.3 پاسخ لنگر خمشی
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

پاسخهای لرزه ای سیستم خاک-تونل تاسیسات عمومی از طریق آزمونهای مدل میز لرزان، با در نظر گرفتن دو نوع تونل تاسیسات دو ریتگی، با اتصالات مشترک و بدون آن مورد مطالعه قرار گرفت. این دو مدل تونل آزمایشی، از سیم آهنی گالوانیزه و میکرو بتن ساخته شده بودند و خاک توسط شن و ماسه استاندارد خشک از طریق عملیات کوبیدن لایه ای شبیه سازی شد. سیستم خاک-تونل تاسیسات عمومی تحت ارتعاش افقی در جهت تک محوری عمود بر جهت طولی مدل تونل قرار گرفت. پاسخ فشار خاک، پاسخ شتاب و پاسخ لنگر خشی از طریق ابزارهای دقیقی مانند فشار سنج خاک، شتاب سنج و کرنش سنج اندازه گیری شد. نتایج آزمایش نشان می دهد که اتصالات مشترک در تونل تاسیسات عمومی در امتداد جهت طولی، نقش مهمی در تعیین مشخصه پاسخ فشار خاک و پاسخ لنگر خمشی دارند، در حالیکه اثر اتصالات مشترک بر پاسخ شتاب اهمیت کمتری دارد. علاوه بر این، دیوار جداساز، پاسخ شتاب هماهنگ را با دیواره جانبی مدل تونل تاسیسات عمومی دو رینگی، تحت شرایط لرزه ای نشان می دهد.

1 مقدمه

با توسعه سیستم زیرساختهای شهری، منابع زمین به طور فزاینده ای کاهش می یابند (Von der Tann و همکاران، 2020؛ Zhu و همکاران، 2016). بنابراین، تونل تاسیسات عمومی با ارائه راه حلی عملی برای شکل پیچیده خطوط لوله زیرزمینی، به تدریج در طی شهرنشینی به منظور استفاده کامل از فضای زیرزمینی مورد پذیرش قرار می گیرد (Wang و همکاران، 2018b، Yang و همکاران، 2019a، Chen و همکاران، 2021) و از مراکز تاریخی محافظت می کند (Valdenebro & Gimena، 2018). از یک سو، بسیاری از خطوط لوله زیرزمینی (مانند کابلهای ولتاژ بالا، لوله آبرسانی، لوله حرارتی، کابل مخابراتی و خط لوله گاز) را می توان مستقیماً در آن نصب کرد تا کارگران بتوانند به راحتی این خطوط لوله مهم را حفظ و نگهداری کنند. از سوی دیگر، هنگامی که تونل برق به طور مداوم در طی خطرات طبیعی یا سایر شرایط اضطراری آسیب شدیدی را متحمل شود، شکست این خطوط لوله زیرزمینی، قربانیان زلزله را مضطرب تر می کند (Sakai و همکاران، 2017). اخیراً مطالعات مختلفی در رابطه با تونل زیرزمینی تاسیسات از منظر فن اوری ساخت و ساز (Valdenebro و همکاران، 2019)، اثر عمق دفن (Xu و همکاران، 2018)، تاثیر تونل تاسیسات عمومی بر ساختمان های مجاور (Tan و همکاران، 2019) کنترل و نظارت بر شهرک سازی (Huang و همکاران، 2018 و طراحی اقتصادی (Li و همکاران، 2019) انجام شده است که اکثر آنها در شرایط ایستا بودند. با این حال، از آنجایی که زلزله یکی از جدی ترین مخاطرات طبیعی است، عملکرد لرزه ای را نباید نادیده گرفت (Chen و همکاران، 2019b).

Abstract

Seismic responses of utility tunnel-soil system were studied via shaking table model tests with considerations of two kinds of double box utility tunnels: with and without joint connections. These two testing utility tunnel models were made of galvanized iron wire and micro-concrete, and the ground was simulated by the dry standard sand through layered tamping treatment. The utility tunnel-soil system was subjected to horizontal vibration in uniaxial direction perpendicular to the longitudinal direction of tunnel model. Via instrumentations of earth pressure gauges, accelerometers and strain gauges, the earth pressure response, acceleration response and bending moment response were measured. The testing results show that the joint connections in the utility tunnel along the longitudinal direction play an important role in determining the characteristic of earth pressure response and bending moment response, whereas the effect of joint connections on acceleration response is less significant. In addition, the partition wall exhibits the consistent acceleration response with the side-wall of double box utility tunnel model under seismic condition. Based on the testing results, it is suggested that the joint connection should be taken reasonably into consideration during design and construction for engineering practice.

1 Introduction

With development of city infrastructure system, land resources are becoming increasingly scarce (Von der Tann et al., 2020; Zhu et al., 2016). Therefore, the utility tunnel is gradually adopted during urbanization to fully utilize the underground space (Wang et al., 2018b; Yang et al., 2019a; Chen et al., 2021) and protect the historic centers (Valdenebro & Gimena 2018), as it provides a practical solution to the complex layout of underground pipelines. On the one hand, many underground pipelines (like highvoltage cables, water supply pipe, heat pipe, telecommunications cable, and gas pipeline) can be installed in it directly so that workers can maintain these important pipelines conveniently. On the other hand, once the utility tunnel invariably suffers severe damage during natural hazards or other emergencies, the failure of these underground pipelines will further distress the earthquake victims (Sakai et al., 2017). Recently, various studies related to underground utility tunnel have been conducted from the perspective of construction technology (Valdenebro et al., 2019), effect of buried depth (Xu et al., 2018), influence of utility tunnel on adjacent buildings (Tan et al., 2019), settlement control and monitoring (Huang et al., 2018) and economic design (Li et al., 2019), most of which were under the static condition. However, as earthquake is one of the most serious natural hazards, the seismic performance should not be ignored (Chen et al., 2019b).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

رفتارهای لرزه ای سیستم تونل-خاک تاسیسات عمومی: با و بدون اتصالات مشترک

Seismic behaviors of utility tunnel-soil system: With and without joint connections

مدلی مکانیکی برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح لاغر و غیر لاغر آسیب دیده بر اثرخوردگی

Mechanical model for the shear strength prediction of corrosion-damaged reinforced concrete slender and non slender beams

چکیده

1. مقدمه

2. تأثیرات سازه ای ایجاد شده با خوردگی آرماتور

3. مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM)

3.1 تیرهای لاغر (a/d ≥ 2.5)

3.2 تیرهای غیر لاغر (a/d < 2.5)

4. ابعاد مرتبطی که هنگام استفاده از CCCM باید برای تیرهای با آسیب ناشی از خوردگی در نظر گرفته شود

5. تأیید آزمایشی

5.1 پایگاه داده

5.2 مقایسۀ بین مقاومت های برشی پیش بینی شده و اندازه گیری شده در جدول 4 و شکل 6 نشان داده شده است.

5.3 تحلیل پارامتریک

6. نتیجه گیری

منابع

چکیده

خوردگی فولاد در سازه های فولادی منجر به کاهش سطح آرماتور، تغییر در مشخصات مکانیکی، ترک خوردگی و در نهایت پوسته پوسته شدن و کنده شدن پوشش بتنی و سایر پدیده ها می شود. رکاب ها معمولا قطر کوچکی دارند، آنها با توجه به پوشش بتنی کوچکی که دارند، در مقایسه با آرماتور طولی بیشتر نسبت به خوردگی حساس هستند. بنابراین، خوردگی آنها تأثیر قابل توجهی بر روی مقاومت برشی دارد. اغلب مدل های موجود که به کاهش مقاومت برشی در سازه های بتنی مسلح (RC) آسیب دیده در اثر خوردگی می پردازند، تجربی هستند؛ یعنی از لحاظ عددی متناسب با نتایج آزمایشی بوده اند. در این چارچوب، مدل های مفهومی مبتنی بر اصول مکانیکی ساختاری بوده اند و برای اجزای آسیب دیده بر اثر خوردگی که هنوز مورد نیاز هستند، تأیید می شوند.

در این مقاله، مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM)، یک مدل مکانیکی برش که قبلا توسط محققان به دست آمده بود، برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای RC آسیب دیده با خوردگی برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای RC آسیب دیده بر اثر خوردگی انتخاب شد. بدین منظور، پارامترهای مدلی که می تواند تحت تأثیر خوردگی فولاد در تیرهای فولادی قرار گیرد، شناسایی و اصلاح شدند. پیش بینی های CCCM با نتایج آزمایشی 146 تیر لاغر و غیر لاغر (کوتاه) فاقد برش که در آن ها رکاب ها و/ یا آرماتورهای طولی در معرض خوردگی قرار داشتند مقایسه شد. هنگامی که کاهش سطح آرماتور و پهنای جان تیر با یک مقدار میانگین نسبت/V_(بینی پیش) V_آزمایش معادل 1.19 و یک ضریب تغییرات 19.5% در نظر گرفته شد، CCCM به پیش بینی های مقاومت برشی خیلی رضایت بخش رسیدد. در نهایت، یک تحلیل پارامتری برای نشان دادن کاهش پیش بینی شده در مقاومت برشی بر اساس CCCM در مقایسه با نتایج آزمایشی برخی آزمایشات خصوصا مرتبط اجرا شد.

1. مقدمه

خوردگی فولاد یکی از شایع  ترین و مرتبط  ترین فرایند های فروسایش است که سازه های بتنی مسلح را دچار می-سازد. آن باعث کاهش سطح آرماتور، تغییر در مشخصات مکانیکی میلگرد های آرماتور [1] و کاهش مشخصات اتصال بین فولاد و بتن می شود [2,3]. علاوه  براین، انبساط حجمی محصولات فرسوده باعث تنش های شکاف در امتداد آرماتور های خورده شده می شود، که این منجر به ترک خوردگی و در نهایت کنده شدن یا پوسته پوسته شدن پوشش می شود. هنگامی که آرماتور بیشتر در معرض خوردگی قرار می گیرد، نرخ خوردگی ممکن است افزایش یابد و فرایند فروسایش ممکن است تسریع یابد [4]. در نتیجۀ این پدیده ها، یک کاهش در سختی، مشخصات پیوندی، ظرفیت مهار، مقاومت خمشی و برشی رخ می دهد که می تواند بر روی عملکرد کاری و مقاومت آنها تأثیر گذارد.

6. نتیجه گیری

این مقاله با تشخیص پارامترهای کلیدی دخیل در مقاومت برشی که می تواند تحت تأثیر خوردگی قرار گیرد،  بر روی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح (آرمه)، که دچار خوردگی آرماتور شده اند، متمرکز شده است. این مطالعه چگونگی تأثیر این پارامترها را بر روی مقاومت برشی پیش بینی شده بر اساس مدل ظرفیت فشار خرپا (CCCM) که قبلا توسط محققان طراحی شده مورد مطالعه قرار می دهد. نتایج زیر از این مقاله استخراج شده است:

• خوردگی رکاب ها و آرماتور طولی باعث کاهش سطح آرماتور، و در نهایت، پوسته پوسته شدن بتن و سایر تأثیرات سازه ای دیگر می شود. هر دو تأثیر را باید برای پیش بینی جداگانۀ مقاومت برشی تیرهای آسیب دیده با خوردگی در نظر گرفت. 

Abstract

Steel corrosion in RC structures leads to a reduced reinforcement area, changes in steel mechanical properties, cracking and, eventually, concrete cover spalling, among other phenomena. Stirrups are generally small in diameter and, given their small concrete cover, they are more susceptible to corrosion than longitudinal reinforcement. Hence their corrosion significantly affects shear strength. Most existing models that deal with reduction in the shear strength of corrosion-damaged reinforced concrete (RC) structures are empirical; that is, they have been numerically fitted to test results. In this context, conceptual models based on structural mechanics principles and verified for corrosion-damaged members are still needed.

In this paper, the Compression Chord Capacity Model (CCCM), a shear mechanical model previously derived by the authors, is adapted to predict the shear strength of corrosion-damaged RC beams. For this purpose, the model parameters that can be affected by steel corrosion in RC beams were identified and modified accordingly. CCCM predictions were compared to the experimental results of 146 slender and non slender beams failing in shear, in which stirrups and/or longitudinal reinforcement was subjected to corrosion. The CCCM achieved very satisfactory shear strength predictions when reductions in reinforcement areas and web width were taken into account, with a mean value of the Vtest/Vpred ratio equaling 1.19 and a 19.5% coefficient of variation. Finally, a parametric analysis was performed to show the predicted reductions in shear strength according to the CCCM compared to the experimental results of some especially relevant tests.

1. Introduction

Steel corrosion is one of the most frequent and relevant deterioration processes that reinforced concrete structures undergo. It causes reductions in reinforcement areas, changes in reinforcing bars’ mechanical properties [1] and loss of bond properties between steel and concrete [2,3]. In addition, the volumetric expansion of corrosion products causes splitting stresses along corroded reinforcement, which lead to cracking and eventually to cover spalling. As reinforcement becomes more exposed, the corrosion rate may increase and the deterioration process might accelerate [4]. As a result of these phenomena, a reduction in stiffness, bond properties, anchorage capacity, flexural and shear strengths takes place that may affect their service performance and strength.

6. Conclusions

This paper focused on the shear strength of reinforced concrete beams affected by reinforcement corrosion, identifying the key parameters involved in shear strength that can be affected by corrosion. It also studied how these parameters influenced the predicted shear strength according to the Compression Chord Capacity Model (CCCM), previously developed by the authors. The following conclusions are drawn:

• The corrosion of stirrups and longitudinal reinforcement brings about a reduction in the reinforcement area and, eventually, concrete spalling, among other structural effects. Both effects must be taken into account to adequately predict the shear strength of corrosion-damaged beams.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدلی مکانیکی برای پیش بینی مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح لاغر و غیر لاغر آسیب دیده بر اثرخوردگی

Mechanical model for the shear strength prediction of corrosion-damaged reinforced concrete slender and non slender beams

پیش بینی زلزله به صورت مکانی و زمانی صریح با استفاده از شبکه عصبی عمیق

Spatiotemporally explicit earthquake prediction using deep neural network

چکیده

۱. مقدمه

۲. الگوریتم‌های یادگیری ماشین

۳. روش‌شناسی

۳.۱ مطالعه موردی

۳.۲ داده‌ها

۳. ۳ متغیرهای وابسته و مستقل

۳.۴. مدل پیش‌بینی

۳.۵. ارزیابی

4. نتایج و بحث

۵. نتیجه‌گیری

منابع

چکیده

به دلیل  وجود پیچیدگی هایی در پیش‌بینی زلزله‌های آینده، الگوریتم های یادگیری ماشینی توسط چندین محقق برای افزایش در دقت پیش‌بینی مورد استفاده قرار گرفته‌ است. علاوه بر این، متغیرهایی هم با همبستگی کمتر به طور معمول در تحلیل ویژگی حذف شده و وارد مدل نشدند. در کل این مطالعه به معرفی و بررسی اثر پارامترهای فضایی بر عملکرد چهار الگوریتم ML برای پیش‌بینی بزرگی در زلزله‌های آینده در ایران به عنوان یکی از کشورهای زلزله‌خیز جهان می‌پردازد. ما عملکرد روش‌های معمول مانند، بردار پشتیبان ماشین (‏SVM)‏، درخت تصمیم (‏DT)‏و شبکه عصبی کم ‌عمق (‏SNN)‏را با روش شبکه عصبی عمیق جدید (‏DNN)‏برای پیش‌بینی بزرگای بزرگ‌ترین زلزله در هفته آینده مقایسه کردیم. تحلیل اطلاعات، دقت، حساسیت، مقدار اخباری مثبت، مقدار اخباری منفی، و معیارهای ویژگی برای بررسی نتیجه استفاده از یک پارامتر جدید، به نام چگالی خطا، محاسبه‌ شده با استفاده از تخمین چگالی کرنل و واریانس دو متغیره موران I، بر روی عملکرد پیش‌بینی زلزله، در مقایسه با دیگر پارامترهای معمول مورد استفاده، مورد استفاده قرار گرفتند. ما همچنین رفتار این چهار مدل را در هنگام برخورد با ترکیب‌های مختلف پارامترها و طبقات مختلف بزرگی زلزله مورد بحث قرار دادیم. نتایج نشان‌دهنده عملکرد امیدوارکننده پارامتر پیشنهادی برای زلزله‌های با بزرگی بالا، به خصوص با استفاده از روش‌های مرسوم بردار پشتیبان ماشین SVM و شبکه عصبی عمیق جدید DNN است.

۱. مقدمه

زلزله همواره یک فاجعه طبیعی مخرب است که تقریبا بدون هیچ هشداری قبلی رخ می‌دهد. این امر تلفات و خسارات مالی زیادی را به جوامع انسانی وارد می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند اثرات جانبی زیست‌محیطی متعددی از قبیل گسیختگی سطحی گسل و روان گرایی خاک و یا انواع دیگری از بلایا مانند سونامی ، لغزش زمین و آتش‌سوزی را تحمیل کند. با توجه به پتانسیل بالای تخریب و مرگ زلزله و همچنین اثرات مستقیم و غیر مستقیم زلزله، محققان به شدت بر روی ایده پیشنهادی روش‌های مختلف برای پیش‌بینی زلزله‏ کار کرده‌اند. پیش‌بینی به موقع و قابل‌اعتماد می‌تواند امکان در نظر گرفتن اقدامات پیشگیرانه برای کاهش اثرات مخرب زلزله‌های قدرتمند را فراهم کند. علاوه بر این، چنین پیش‌بینی می‌تواند سطح آمادگی عمومی را افزایش دهد. یک پیش‌بینی موفق همواره موقعیت جغرافیایی، زمان و بزرگی زلزله را تعیین می‌کند [‏ ۱۲ ]‏. چنین پیش‌بینی‌های دقیقی می‌تواند جان بسیاری از انسان ها و  نیز مقدار زیادی از منابع را نجات دهد. با این حال، علی‌رغم پیشنهاد روش‌های مختلف با استفاده از پارامترهای ورودی مختلف، چنین پیش‌بینی‌های موفقی در میان تحقیقات گذشته بسیار کمیاب است [‏ ۱۳ ]‏.

Abstract

Due to the complexity of predicting future earthquakes, machine learning algorithms have been used by several researchers to increase the Accuracy of the forecast. However, the concentration of previous studies has chiefly been on the temporal rather than spatial parameters. Additionally, the less correlated variables were typically eliminated in the feature analysis and did not enter the model. This study introduces and investigates the effect of spatial parameters on four ML algorithms’ performance for predicting the magnitude of future earthquakes in Iran as one of the most earthquake-prone countries in the world. We compared the performances of conventional methods of Support Vector Machine (SVM), Decision Tree (DT), and a Shallow Neural Network (SNN) with the contemporary Deep Neural Network (DNN) method for predicting the magnitude of the biggest upcoming earthquake in the next week. Information Gain analysis, Accuracy, Sensitivity, Positive Predictive Value, Negative Predictive Value, and Specificity measures were exploited to investigate the outcome of using a new parameter, called Fault Density, calculated using Kernel Density Estimation and Bivariate Moran’s I, on the performance of the earthquake prediction, in comparison to other commonly used parameters. We discussed the behavior of the four models while dealing with different combinations of parameters and different classes of earthquake magnitudes. The results showed promising performance of the proposed parameter for the earthquakes of high magnitudes, especially using SVM and DNN models.

1. Introduction

Earthquake is a destructive natural disaster that occurs almost without any warning in advance. It inflicts plenty of casualties and financial loss to human societies. Besides, it can impose several environmental side effects such as surface fault rupture [1] and soil liquefication [2] or initiates other types of disasters like tsunamis [3], landslide [4], and fires [5]. Due to the high potential of destruction and death [6,7] as well as the direct and indirect effects of earthquakes [8], researchers have been vigorously working on the idea of proposing different approaches for earthquake prediction [9–11]. Timely and reliable forecasting can provide the possibility to consider preventive measures for mitigating the devastating effects of powerful earthquakes. Besides, such a forecast would be able to increase the level of public preparedness. A successful forecast determines the geographical location, the time, and the magnitude of an earthquake [12]. Such predictions can save many lives and vast amounts of resources. However, despite proposing various methods using different input parameters, such successful forecasts are rare amongst the past research [13].

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پیش بینی زلزله به صورت مکانی و زمانی صریح با استفاده از شبکه عصبی عمیق

Spatiotemporally explicit earthquake prediction using deep neural network

قابلیت اطمینان سازه لرزه ای پیشرفته در ساختمان های بتنی مسلح با استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر

Enhanced Seismic Structural Reliability on Reinforced Concrete Buildings by Using Buckling Restrained Braces

۱. مقدمه

2. مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش

3. روش شناسی

۳. ۱ طراحی لرزه‌ای مدل‌های بتن مسلح RC با استفاده از NSGA – II.

۳.۲ حرکات زمین به صورت زلزله.

۳.۳ ارزیابی قابلیت اطمینان سازه ای.

۴. مقایسه عملکرد لرزه‌ای سازه‌های بتن مسلح و بتن مسلح – مهاربندهای کمانش ناپذیر: نتایج عددی

۴. ۱ تحلیل دینامیکی افزایشی.

4.2 شکنندگی سازه ای

۴.۳ قابلیت اطمینان سازه ای

۵. نتیجه‌گیری

منابع

کنترل ارتعاشات و خرابی ساختمان‌های بتن مسلح (‏RC)‏در برابر زلزله کاری دشوار است. این امر نیاز به استفاده از دستگاه‌های نوآورانه برای افزایش رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های بتنی دارد. در این مقاله، ما ساختمان‌های بتن‌آرمه با مهاربندهای کمانش ناپذیر (‏مهاربندهای کمانش تاب)‏را برای رسیدن به این هدف طراحی می‌کنیم. برای این منظور، سه سازه قاب بتن مسلح سنتی با سطوح طبقات ۳، ۶ و ۹ با استفاده از روش شناخته‌شده الگوریتم ژنتیک مرتب‌سازی نامغلوب (‏NSGA – II)‏به منظور کاهش هزینه و به حداکثر رساندن عملکرد لرزه‌ای طراحی شده‌اند. در این مقاله، سازه‌های بتن مسلح معادل با مهاربندهای کمانش ناپذیر طراحی شده‌اند. هر دو سیستم سازه‌ای در معرض چندین تحریک زمین باریک ثبت‌شده در مکان‌های خاک نرم مکزیکوسیتی که در سطوح مختلف شدت از نظر شتاب طیفی در حالت اول ارتعاش سازه (‏S [‏ ۱ ]‏)‏مقیاس گذاری شده‌اند، قرار دارند. تحلیل دینامیکی فزاینده، شکنندگی لرزه‌ای و قابلیت اطمینان سازه‌ای بر حسب بیشینه دریفت بین طبقه‌ای برای تمامی ساختمان‌ها محاسبه شده‌است. برای سه سازه انتخاب‌شده و مدل‌های معادل با مهاربندهای کمانش ناپذیر، نتیجه گرفته می‌شود که نرخ افزایش سالانه هنگامی که مهاربندهای کمانش ناپذیر در نظر گرفته می‌شوند، به طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.

۱. مقدمه

در چند سال گذشته، تعداد زیادی از ساختمان‌ها به خاطر زلزله‌های متوسط و بزرگ آسیب‌دیده اند.امروزه سیستم‌های سازه‌ای به منظور کاهش آسیب لرزه‌ای تکامل‌یافته اند. امروزه، یکی از پر استفاده ترین سیستم‌های سازه‌ای، قاب‌های بتن مسلح شناخته شده‌است. ساختمان‌های بتن مسلح اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، مهم‌ترین عیب آن‌ها مشکل بودن تعمیرات ان پس از وقوع زلزله است. علاوه بر این، سازه‌های بتن‌آرمه واقع در مناطق لرزه‌ای معمولا در معرض جابجایی بین طبقه‌ای پیک بزرگ تولید شده توسط بارهای جانبی قرار می‌گیرند.

۵. نتیجه‌گیری

در این مقاله عملکرد لرزه‌ای سه ساختمان بتنی مسلح سنتی و سازه‌های معادل با مهاربندهای کمانش ناپذیر با استفاده از تحلیل دینامیکی افزایشی، شکنندگی لرزه‌ای و قابلیت اعتماد سازه‌ای مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. برای این منظور، حداکثر دریفت بین طبقه‌ای به عنوان پارامتر تقاضای مهندسی انتخاب شده‌است. در این تحقیق، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (‏ahp)‏و با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (‏ahp)‏و با در نظر گرفتن عوامل موثر بر رفتار لرزه‌ای ساختمان‌ها، تاثیر هر یک از این عوامل بر رفتار لرزه‌ای آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌است. علاوه بر این، عدم قطعیت در پیش‌بینی پاسخ سازه نیز زمانی که مهاربندهای کمانش ناپذیر در ساختمان‌های بتن مسلح استفاده می‌شوند، کاهش می‌یابد. 

The control of vibrations and damage in traditional reinforced concrete (RC) buildings under earthquakes is a difficult task. It requires the use of innovative devices to enhance the seismic behavior of concrete buildings. In this paper, we design RC buildings with buckling restrained braces (BRBs) to achieve this objective. For this aim, three traditional RC framed structures with 3, 6, and 9 story levels are designed by using the well-known technique nondominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) in order to reduce the cost and maximize the seismic performance. .en, equivalent RC buildings are designed but including buckling restrained braces. Both structural systems are subjected to several narrow-band ground motions recorded at soft soil sites of Mexico City scaled at different levels of intensities in terms of the spectral acceleration at first mode of vibration of the structure Sa(T1). .en, incremental dynamic analysis, seismic fragility, and structural reliability in terms of the maximum interstory drift are computed for all the buildings. For the three selected structures and the equivalent models with BRBs, it is concluded that the annual rate of exceedance is considerably reduced when BRBs are incorporated. For this reason, the structural reliability of the RC buildings with BRBs has a better behavior in comparison with the traditional reinforced concrete buildings. .e use of BRBs is a good option to improve strength and seismic behavior and hence the structural reliability of RC buildings subjected to strong earthquake ground motions.

1. Introduction

In the past few years, an extensive amount of buildings has suffered damage due to medium and large earthquakes. Structural systems have evolved in order to reduce seismic damage. Nowadays, one of the most used structural systems is that based on reinforced concrete frames. Reinforced concrete buildings have been frequently used; nevertheless, the main disadvantage of them is the difficulty to be repaired after the occurrence of an earthquake. Furthermore, RC structures located on seismic zones usually are subjected to large peak interstory drift displacements produced by the lateral loads.

5. Conclusions

The seismic performance of three traditional reinforced concrete buildings and equivalent structures with BRBs is assessed through incremental dynamic analysis, seismic fragility, and structural reliability. For this aim, the maximum interstory drift was selected as engineering demand parameter. .e buildings were subjected to several narrowband motions recorded at soft soil of Mexico City. .e results indicate that the maximum interstory drift demand is smaller in the case of the RC-BRB buildings in comparison with the reinforced concrete structures. Moreover, the uncertainty in the structural response prediction also tends to decrease when the BRBs are used in the RC buildings.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

قابلیت اطمینان سازه لرزه ای پیشرفته در ساختمان های بتنی مسلح با استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر

Enhanced Seismic Structural Reliability on Reinforced Concrete Buildings by Using Buckling Restrained Braces

مطالعه آزمایشی ستون پل بتن آرمه تقویت شده با روکش

Experimental study of a reinforced concrete bridge pier strengthened with HPFRC jacketing

چکیده

۱. اهمیت تحقیق

۲. مقدمه

۳. مطالعه موردی

۴. بررسی آزمایشی

4.1. طراحی مقاوم سازی پایه پل موجود

۴.۲. توصیف نمونه

3.۴. خواص مواد

۴.۴. برنامه آزمایشی

۴.۵. راه‌اندازی تست

۴.۶. پروتکل بارگذاری

۴.۷. ابزار

۵. نتایج آزمایشی

5.1. نمونه تقویت‌نشده

5.2. نمونه تقویت شده

۵.۳. ترک خوردگی و شکست

۵.۴. مقایسه بین پاسخ قبل و بعد از غلاف بندی

6. اظهارات پایانی

چکیده

در نتیجه تخریب مصالح، افزایش بارهای ترافیکی و کنش¬های لرزه‌ای، تعداد زیادی از پل‌های بتنی مسلح موجود، دیگر امن نیستند و ممکن است خطری برای جان انسان‌ها و استحکام شبکه راه‌ها باشند. جایگزینی این پل‌ها اغلب با توجه به هزینه تخریب و بازسازی علاوه بر هزینه‌های اجتماعی قطع ترافیک، عملی نیست. به عنوان جایگزینی برای تعویض(بازسازی) کل سازه، طول عمر بهره برداری یک پل می‌تواند با اتخاذ تکنیک‌های مقاوم‌سازی قابل‌اطمینان افزایش یابد. یکی از این روش‌های مقاوم سازی، غلاف بندی بتن تقویت شده با الیاف با عملکرد بالا (‏HPFRC) می باشد که به طور آزمایشی در این پروژه تحقیقاتی مورد بررسی قرار گرفت. طرح اختلاط HPFRC با هدف تولید مصالحی با عملکرد مکانیکی بالا و همچنین رئولوژی (علم جریان و تغییر شکل ماده) عالی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه، پایه پل مورد مطالعه در معرض بارهای افقی چرخه‌ای (دوره ای) قبل و بعد از مقاوم سازی تا شکست قرار گرفت. نتایج آزمایشی نشان می‌دهد روکش HPFRC به طور قابل‌توجهی ظرفیت باربری پایه و همچنین شکل‌پذیری آن را افزایش داده‌است. غلاف بندی پاسخ سازه‌ای را از نظر کنترل ترک نیز افزایش داد که به طور قابل‌توجهی بر دوام سازه تاثیر می‌گذارد. 

۱- اهمیت تحقیق 

قبل از معرفی کدهای طراحی مدرن، عمر بهره برداری پل‌های بتنی مسلح (‏RC)‏ به صراحت توصیه نشده بود. در حال حاضر، بیش از ۵۰ سال پس از ساخت زیرساخت‌های بتن مسلح بزرگ (‏RC)‏ در بسیاری از کشورهای غربی، نگرانی عمده‌ای در سراسر جهان در مورد ایمنی و باقی مانده عمر بهره برداری آن‌ها به دلیل تخریب مصالح، افزایش بارهای ترافیکی و خطر زمین‌لرزه وجود دارد. ظرفیت باربری و تغییر شکل یک پل RC را می توان با استفاده از روش‌های مختلف مقاوم‌سازی افزایش داد. یکی از این تکنیک‌ها، غلاف بندی بتن تقویت شده با الیاف با عملکرد بالا (‏HPFRC)‏ است که مقاومت بهبود یافته در برابر اثرات زیست‌محیطی را فراهم می‌کند و در نتیجه عمر بهره برداری زیرساخت را افزایش می‌دهد. 

6- اظهارات پایانی

براساس مطالعه آزمایشی ارائه‌شده در اینجا، نتایج زیر را می توان به دست آورد:

1- کارایی روکش HPFRC به عنوان مقاوم‌سازی لرزه‌ای پایه پل به صورت آزمایشی نشان‌داده شده‌است. این روکش مبتنی بر یک لایه ۳۰ میلی‌متری خودمتراکم HPFRC اعمال‌شده بر روی پایه موجود ماسه پاشی شده بود؛ افزودن آرماتورهای طولی فولادی امکان اتصال بهتر روکش به پی را فراهم کرد. 

2- اگر چه یک لایه بسیار نازک روکش اعمال شد، ظرفیت خمشی نمونه تقویت‌شده با توجه به نمونه تقویت نشده، بیش از ۵۰ درصد افزایش یافت. شکست پایه مقاوم‌سازی شده پس از تسلیم آرماتورهای اضافی با جابجایی‌های قابل‌توجه، مطابق با دریفت ۳.۴ درصد حاصل شد. با این حال، جزئیات بهتر قسمت پایین ‏ستون، با برخی میلگردهای محصور کننده، ظرفیت باربری اضافی و شکل‌پذیری المان را فراهم می‌کند.

3- سختی جانبی نمونه تقویت‌شده با توجه به پاسخ الاستیک المان تقویت نشده، حدود ۵۰ درصد افزایش یافت. 

۴- یک الگوی ترک پخش‌شده با ترک‌های بسیار کوچک (‏کوچک‌تر از ۰.۲ میلی متر در دریفت ۱ درصد) ‏بر روی سطح روکش HPFRC مشاهده شد. 

۵- انتظار می‌رود که دهانه ترک کوچک‌تر، علاوه بر تخلخل بسیار پایین ماتریس بتن، به طور قابل‌توجهی دوام سازه موجود را افزایش دهد در نتیجه عمر بهره برداری جدید و طولانی تری را فراهم می‌کند.

Abstract

As a consequence of material degradation, increasing traffic loads and seismic actions, a large number of existing reinforced concrete bridges are no longer safe and may represent a risk for human lives and for the robustness of the road network. Replacement of these bridges is often not practical given the cost of demolition and rebuilding in addition to the social costs of traffic interruption. As an alternative to the replacement of the entire structure, the service life of a bridge can be extended by adopting reliable strengthening techniques. Among these strengthening techniques is High Performance Fibre Reinforced Concrete (HPFRC) jacketing, which was experimentally investigated in this research project. The mix design of HPFRC was studied with the goal of producing a material with enhanced mechanical performance as well as excellent rheology. In this study, the bridge pier studied was subjected to cyclic horizontal loads both before and after strengthening, up to failure. Experimental results show that the HPFRC jacketing remarkably increased the bearing capacity of the pier as well as its ductility. The jacketing also enhanced the structural response in terms of crack control, which significantly governs the structural durability.

2- Introduction

Over the next few years, the number of Reinforced Concrete (RC) road infrastructures requiring repair or strengthening will rise in many Western countries since most of these infrastructures were built between the 50′s and 70′s in a completely different context in terms of traffic expectations and building codes. During the last 50 years, the number of vehicles and the traffic loads have significantly increased; in addition, seismic regulations were introduced in structural codes and have been continuously updated. Furthermore, exposure to aggressive environments for several years has caused material degradation. For these reasons, there is an extreme need to verify and to restore the structural safety of road infrastructures and, especially, of bridges [1]. In Italy, the recent collapses of the “Annone” overpass, completed in 1962 in Annone Brianza, and the “Polcevera” Viaduct (i.e. “Morandi” Bridge), completed in 1967 in Genoa, are catastrophic examples of this need.

6- Concluding remarks

Based on the experimental study herein presented, the following conclusions can be drawn:

1- The effectiveness of a HPFRC jacketing as seismic retrofitting of a bridge pier was experimentally demonstrated. The jacketing was based on a 30 mm layer of self-compacting HPFRC applied on a sand-blasted existing pier; the addition of longitudinal steel reinforcements allowed a better connection of the jacketing to the foundation.

2- Although a very thin layer of jacketing was applied, the flexural capacity of the strengthened specimen increased more than 50% with respect to the un-strengthened specimen. Failure of the retrofitted pier was reached after yielding of the additional reinforcement with appreciable displacements, corresponding to a drift of 3.4%. However, a better detailing of the base section, with some confining rebars, would have provided additional bearing capacity and ductility to the element.

3- Lateral stiffness of the strengthened specimen was increased by approximately 50% with respect to the elastic response of the unstrengthened element.

4- A diffused crack pattern with very small cracks (smaller than 0.2 mm at 1% drift) was observed on the surface of HPFRC jacketing.

5- The smaller crack opening, in addition to the very low porosity of the concrete matrix, are expected to significantly enhance the durability of the existing structure, thus providing a new and longer service life.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه آزمایشی ستون پل بتن آرمه تقویت شده با روکش

Experimental study of a reinforced concrete bridge pier strengthened with HPFRC jacketing

بررسی آزمایشی رفتار لرزه ای سازه های بنایی بازسازی شده پس از برداشتن دیوارها و مقاوم سازی لرزه ای

Experimental study of seismic behaviour of renovated masonry structures after removing walls and seismic retrofitting

چکیده

1. مقدمه

2. برنامه ی ازمایشی

1.2. طراحی نمونه

2.2. آماده‌سازی ازمایش و تجهیزات:

3.2. روند آزمایش

3. نتایج ازمایشی

1.3. پاسخ کلی و مودهای شکست موضعی

2.3.. رفتار هیسترزیس و منحنی‌های پوش اوور(بار-جابجایی)

3.3. خلاصه مقاومت و جابجایی سازه ای

4.3. کاهش سختی جانبی:

3.5. ظرفیت استهلاک انرژی

4. بحث

5. نتایج

چکیده

نوسازی سازه ای، یک انتخاب اقتصادی برای گسترش فضای ساختمان‌های بنایی موجود است. برای این منظور، برداشتن(حذف) دیوارهای باربر ومقاوم‌سازی لرزه‌ای در کاربردهای مهندسی در مناطق مستعد زلزله مورد نیاز است. بنابراین، در این مقاله سه سازه ی دو طبقه ی دو دهانه در مقیاس ۲ / ۱ متشکل از یک سازه اصلی و دو سازه با طرح‌های نوسازی پیشنهادی، تحت بارگذاری چرخه‌ای ساخته و آزمایش شدند. سازه اصلی شامل واحدهای آجری بنایی، تیرهای حلقه‌ای(ring) و ستون‌های رابط(tie) بود. اولین سازه ی بازسازی‌شده با برداشتن دو دیوار حامل(باربر) در طبقه همکف، اضافه کردن دو دیوار برشی با عرض کوتاه و بزرگ کردن مقاطع تیرها طراحی شد. دومین سازه بازسازی‌شده با برداشتن یک دیوار درطبقه همکف، گسترش مقاطع تیرها و ستون‌های محدود(مقید) شده برای تشکیل یک قاب یک دهانه، و مقاوم‌سازی دیوار مجاور با لایه‌های تقویتی و ملات پلیمری به دست آمد. نتایج نشان می‌دهد که هر سه نمونه دارای رفتار هیسترزیس همراه با پدیده pinching هستند. ظرفیت اتلاف انرژی دو سازه نوسازی شده هر دو بیشتر از سازه اصلی قبل از دریفت ۱ % بود، به خصوص برای اولین طرح نوسازی. در مقایسه، طرح دوم ظاهرا مقاومت سازه ای را بهبود بخشید، اما ظرفیت تغییر شکل نهایی را کوچک‌تر از سازه اصلی کرد زیرا سختی طبقه ی همکف نوسازی شده بسیار بزرگ‌تر از طبقه دوم منجر بود که منجر به تمرکز شکست در طبقه دوم شد. بنابراین، ایجاد سختی جانبی در دو طبقه در طول فرایند طراحی نوسازی و تقویت کردن، اقتصادی‌تر به نظر می رسد.

1- مقدمه

با توسعه اقتصاد، برخی از سازه‌های بنایی قدیمی به دلیل دهانه‌های کوچک و طرح‌های معماری قدیمی(منسوخ شده) نمی‌توانند نیازهای زندگی را برآورده کنند. در نتیجه، لازم است ساختمان‌های بنایی قدیمی برای گسترش فضا و بازآرایی(چیدمان مجدد) طرح‌ها، نوسازی شوند. در چین، برنامه ی رایج برای نوسازی ساختمان ها، برداشتن دیوارهای باربر و ساخت تیرهای underpinning مرکب با استفاده از ورق فولادی یا بتن مسلح(RC) است تا بار ثقلی وارد شده از طبقات بالاتر را تحمل کند. درغیراین صورت امکان ایجاد خرابی پیشرونده  وجود دارد. تیرهای underpinning ، RC به سه دسته ی  تک تیر، دو تیر و قاب underpinning تقسیم می‌شوند. 

5- نتایج

در این مقاله، دو طرح نوسازی سازه‌های بنایی برای گسترش فضا از طریق برداشتن دیوارهای باربر و مقاوم‌سازی لرزه‌ای پیشنهاد شده‌است. این طرح‌ها شامل (‏۱)‏حذف دو دیوار باربر در طبقه همکف، اضافه کردن دو دیوار برشی بتن مسلح با عرض کوتاه و گسترش(بسط دادن) بخش‌های تیرهای اصلی (‏یعنی طرح ۱)‏و (‏۲)‏برداشتن یک دیوار باربر، گسترش بخش‌های تیرهای اصلی و ستون‌ها برای تشکیل یک قاب با دهانه ی واحد و مقاوم‌سازی دیوار مجاور با پاشیدن ملات پلیمری و لایه تقویتی (‏طرح ۲)‏می‌باشند. سپس سازه اصلی و دو سازه بنایی نوسازی شده در بارگذاری چرخه‌ای آزمایش شدند تا اعتبار تکنیک‌های نوسازی در برابر بارهای لرزه‌ای بررسی شود و نتایج اصلی به شرح زیر است:

۱)‏هر سه نمونه به مقاومت پیک مشابه رسیدند و رفتار هیسترزریس همراه با پدیده ی pinching را نشان دادند. هر دو سازه بازسازی‌شده مقاومت سازه‌ای بسیار بزرگتری نسبت به سازه اصلی بعد از ترک‌خوردگی و قبل از مقاومت بیشینه در یک جابجایی معین داشتند. علاوه بر این، قبل از دریفت کلی ۱ %، ظرفیت استهلاک انرژی سازه ی نوسازی شده با طرح ۱ و ۲ به ترتیب به صورت زیاد و کمی بزرگ‌تر از سازه اصلی بود. پس از آن، دو طرح نوسازی از نظر استهلاک انرژی هیچ مزیتی نداشتند.

Abstract

Structural renovation is an economic choice to expand space of existing masonry buildings. To this end, removing bearing walls and seismic strengthening are required in engineering practice in seismic-prone areas. Therefore, in the paper three 1/2-scale two-bay two-storey planar masonry structures, consisting of one original structure and two structures with proposed renovation schemes, were fabricated and tested under cyclic loading. The original structure consisted of brick masonry units, ring beams, and tie-columns. The first renovated structure was designed by removing two bearing walls at the ground storey, adding two short-width shear walls, and enlarging the beam sections. The second renovated structure was achieved by removing one wall in the ground storey, enlarging the sections of confined beams and columns to form a single-bay frame, and retrofitting the adjacent wall with reinforcement layers and polymer mortar. Results indicate that all three specimens demonstrated hysteretic behaviour with pinching phenomenon. Energy dissipation capacity of the two renovated structures were both higher than that of the original structure prior to 1% drift, in particular for the first renovation scheme. In comparison, the second renovation scheme more evidently improved structural resistance, but it made the ultimate deformation capacity smaller than the original structure because the stiffness of the renovated ground story much larger than that of the second story resulted in failure concentration at the 2nd floor. Thus, it is more economic to make the lateral stiffness of the two storeys compatible during the design of renovation and strengthening.

1- Introduction

With the de vel op ment of econ omy, some old ma sonry struc tures can not meet the liv ing re quire ments due to small spans and out dated ar chi tec ture lay outs etc. Con se quently, it is nec es sary to ren o vate old ma sonry build ings to ex pand the space and re arrange the lay outs. In China, the typ i cal ren o va tion scheme is re mov ing bear ing walls and con struct ing re in forced con crete (RC) or steel plate – masonry com pos – ite un der pin ning beams to sus tain the grav ity load from up per storeys; oth er wise it is pos si ble to cause pro gres sive col lapse [ 1 –3 ]. The RC un der pin ning beams are cat e go rized into sin gle – beam, dou ble – beam and frame un der pin ning.

5- Conclusions

In this pa per, two ren o va tion schemes of ma sonry struc tures were pro posed to ex pand space through re mov ing bear ing walls and seis – mic strength en ing. The schemes in cluded (1) re mov ing two bear ing walls at the ground storey, adding two short – width re in forced con – crete shear walls and en larg ing the sec tions of orig i nal beams (namely, scheme 1) as well as (2) re mov ing one bear ing wall, en larg – ing the sec tions of orig i nal beams and columns to form a sin gle – bay frame and retro fitting the ad ja cent wall with poly mer mor tar jack et – ing and re in force ment layer (namely, scheme 2). Then the orig i nal and the two ren o vated ma sonry struc tures were tested in cyclic load – ing to check the va lid ity of the ren o va tion tech niques against seis mic loads, and the main con clu sions are as fol lows:

1) All the three specimens reached similar peak resistance and demonstrated hysteretic behaviour with pinching phenomenon. Both renovated structures had much larger structural resistance than the original structure after cracking and before peak resistance at a given displacement. Moreover, prior to the global drift of 1%, the energy dissipation capacity of renovated structure with scheme 1 and 2 was significantly and slightly larger than that of original structure. Thereafter, the two renovation schemes had no advantage in terms of energy dissipation.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی ازمایشی رفتار لرزه ای سازه های بنایی بازسازی شده پس از برداشتن دیوارها و مقاوم سازی لرزه ای

Experimental study of seismic behaviour of renovated masonry structures after removing walls and seismic retrofitting