بررسي رفتار لرزه اي سازه هاي قاب خمشي بتن آرمه 3 و 7 طبقه تحت اثر خوردگي آرماتور

Seismic performance assessment of existing three and seven-storey RC moment frames considering steel reinforcement corrosion

خوردگي آرماتورها مهمترين عامل كاهش دوام سازه هاي بتني محسوب ميشود. اغماض از اثرات خوردگي تبعات ناخوشايندي به همراه دارد و ميتواند منجر به خرابي سازه پيش از پايان عمر مفيد آن ‌شود. خوردگي باعث كاهش سطح مقطع آرماتورها، تغيير مشخصات مكانيكي فولاد، كاهش مقاومت فشاري بتن و در نهايت باعث كاهش ظرفيت و شكل‌پذيري سازه‌ها مي‌شود. در اين مطالعه ابتدا اثرات خوردگي بر منحني لنگر-انحنا اعضاي سازه‌اي (تير و ستون) مطالعه شده و سپس با رويكرد دستورالعمل‌هايي چون نشريه 360 و FEMA-356 مقايسه مي‌شود. پس از آن، براي ارزيابي تأثير خوردگي فولاد بر عملكرد سازه‌هاي موجود دو سازه قاب خمشي بتن آرمه 3 و 7 طبقه بر اساس پلاستسيته متمركز مدلسازي شده و دو سناريوي خوردگي‌ به صورت 10% و 20% كاهش سطح مقطع آرماتور براي اعضاي سازه‌اي به منحني رفتار غيرخطي لنگر-دوران اعمال مي‌شود. سپس با تحليل استاتيكي غيرخطي سازه‌ها تحت سناريو‌هاي خوردگي مذكور، منحني ظرفيت سازه و همچنين پارامترهاي طراحي اضافه مقاومت و ضريب شكل‌پذيري استخراج مي‌شود. با مقايسه منحني ظرفيت سازه و پارامترهاي طراحي تحت سناريوهاي مختلف خوردگي به تفاوت عملكرد آن‌ها در اثر خوردگي پي خواهيم برد. نتايج نشان مي‌دهد كه ضريب آگاهي 0.75 طبق رويكرد دستورالعمل‌هاي نشريه 360 و FEMA-356 جهت در نظر گرفتن خرابي و زوال‌يافتگي اعضا براي محاسبه منحني لنگر-انحنا اعضاي خورده شده، در خوردگي با سناريو 10% غيراقتصادي و محافظه كارانه و در خوردگي‌ با سناريوي 20% غيرايمن است. بنابراين توصيه مي‌شود، در صورتي كه خوردگي عامل زوال و كاهش ظرفيت سازه باشد، حتما برنامه ريزي براي انجام آزمايشات كافي جهت تعيين رفتار واقعي عضو و سازه فراهم شود. همچنين مشاهده مي‌شود كه در اثر اعمال سناريوهاي مختلف خوردگي، ظرفيت سازه هاي 3 و 7 طبقه به ميزان 19 الي 36 درصد كاهش يافته است. همچنين كاهش شكل پذيري اين سازه ها در اثر خوردگي بين 8 الي 28 درصد ميباشد.

Corrosion of steel reinforcement in concrete structures is one of the most influencing factors in the loss of durability of reinforced concrete (RC) structures. Neglecting the effects of corrosion has unpleasant consequences and may lead to the failure of structures before their designed life time. Corrosion reduces the cross section of the steel reinforcement, changes the mechanical properties of the steel, decreases the strength of the concrete, and ultimately reduces the capacity and ductility of RC structures. In this study, the effects of corrosion on the moment-curve diagram of structural elements are studied and then compared with the approaches recommended by guidelines such as FEMA-356. To evaluate the effect of steel corrosion on the performance of structures, two RC frames (3-storey and 7-storey) are modeled and two corrosion scenarios are applied to beams and columns of the structures. Then, capacity curves of structures as well as design parameters such as ductility coefficients are obtained by nonlinear static (pushover) analysis of the structures considering the effects of corrosion on moment-curvature diagrams of structural elements. The results show that the coefficient of awareness of 0.75 according to the guidelines such as FEMA-356 can lead to overestimate the structural capacity in highly corrosive environment. It also leads to conservative and uneconomic results in a low corrosive environment. It is observed that the capacities of the 3 and 7-storey structures have been decreased between 19 to 36 percent due to corrosion. Results also show that corrosion reduces the structural capacity between 8 to 28 percent.