مطالعه ضريب رفتار و تغيير مكان هاي نسبي ماندگار ساختمان بتني مسلح شده با آلياژ حافظه دار سوپر الاستيك

Study Of structural Behaviour an‎d Residual Drift Of Concrete frames Reinforced With Shape Memory Alloy Rebar

استفاده از آلياژهاي حافظه دار سوپرالاستيك (SMAs) به عنوان ميلگرد در سازه هاي بتني در ميان پژوهشگران به تدريج در حال افزايش است. به دليل تفاوت خواص مكانيكي SMA در مقايسه با فولاد معمولي، استفاده از ميلگرد SMA در بتن ممكن است تغييراتي در پاسخ سازه، تحت بارهاي لرزه اي به وجود آورد. در اين مطالعه، تأثير استفاده از ميلگرد هاي SMA در سازه هاي بتني بر روي ساختمان هاي بتن مسلح با طبقات 3، 6 و 8 به روش تحليلي مورد بررسي قرار گرفته است. براي هر ساختمان سه نحوه متفاوت ميلگرد گذاري در نظر گرفته شده است: 1- تمام ميلگرد ها از جنس فولاد معمولي ، 2- در ناحيه مفاصل پلاستيك تير، ميلگرد ها از جنس SMA و در ساير قسمت ها از جنس فولاد معمولي و 3- ميلگرد SMA در تمام طول تير و ميلگرد فولادي در ديگر قسمت ها. به منظور بدست آوردن پاسخ لرزه اي سازه هاي مجهز به ميلگرد SMA، تحليل ديناميكي افزايشي (IDA) با استفاده از ده ركورد معروف زمين لرزه، براي هر سه نحوه آرماتور گذاري توسط برنامه Opensees انجام شده است. نتايج بدست آمده نشان مي دهد، در قاب هاي سه طبقه ظرفيت فروريزش قاب ها تقريبا يكسان است، اما در مورد قاب هاي 6 و 8 طبقه ظرفيت فروريزش قاب هاي Steel بيشتر مي باشد، ضريب رفتار 3 و 6 طبقه در حالات متفاوت آرماتور گذاري تغيير زيادي ندارد ولي در قاب 8 طبقه اين تغيير محسوس است. در مورد تغيير مكان هاي نسبي ماندگار هم در همه قاب ها استفاده از آلياژهاي حافظه دار، اين تغيير مكان ها را كاهش داده است.

Buildings in high seismic regions are prone to severe damage and collapse during earthquakes due to large lateral deformations. The use of superelastic shape memory alloys (SMAs) as reinforcements in concrete structures is gradually gaining interest among researchers. the effect of SMAs as reinforcement in concrete structures is analytically investigated for 3, 6 and 8-story reinforced concrete (RC) buildings. Each building has five bays in both directions with the same bay length of 5m. For each concrete building, three different reinforcement details are considered: (1) steel reinforcement (Steel), (2) SMA bar used in the plastic hinge region of the beams and steel bar in other regions (Steel-SMA), and (3), beams fully reinforced with SMA bar (SMA) and steel bar in other regions. For each case, columns are reinforced with steel bar. Results obtained from the analyses indicate that the value of Sa in Steel-SMA frames are higher than SMA frames, and its recovery capacity is almost similar with SMA frames. the SMAs materials are expensive, and the use of Steel-SMA frames can be reasonably effective in seismic zones. The comparison between frames with various reinforcements details shows that Sa of 3-story frames with various reinforcements are almost identical. but, in 6- and 8-story frames, Sa of Steel frames are higher than others. frames with SMA bars in the all length or plastic hinge region of the beam have reached a same level of seismic demand under lower spectral acceleration which can be resulted from the decreased stiffness caused by SMA bars. results indicate that structural behaviour factor in 3 and 6 story buildings with different types of reinforcement is not much change, but this change is perceptible in the 8-story frame. In the case of residual drift in all cases, the use of shape memory alloys will reduce this drifts.