بررسی رفتار لرزه ای سازه‌های قاب خمشی بتن‌آرمه 3 و7 طبقه تحت اثر خوردگی آرماتور

خوردگی آرماتورها مهمترین عامل کاهش دوام سازه های بتنی محسوب میشود. اغماض از اثرات خوردگی تبعات ناخوشایندی به همراه دارد و میتواند منجر به خرابی سازه پیش از پایان عمر مفید آن ‌شود. خوردگی باعث کاهش سطح مقطع آرماتورها، تغییر مشخصات مکانیکی فولاد، کاهش مقاومت فشاری بتن و در نهایت باعث کاهش ظرفیت و شکل‌پذیری سازه‌ها می‌شود. در این مطالعه ابتدا اثرات خوردگی بر منحنی لنگرانحنا اعضای سازه‌ای (تیر و ستون) مطالعه شده و سپس با رویکرد دستورالعمل‌هایی چون نشریه 360 و fema356 مقایسه می‌شود. پس از آن، برای ارزیابی تاثیر خوردگی فولاد بر عملکرد سازه‌های موجود دو سازه قاب خمشی بتن آرمه 3 و 7 طبقه بر اساس پلاستسیته متمرکز مدلسازی شده و دو سناریوی خوردگی‌ به صورت 10% و 20% کاهش سطح مقطع آرماتور برای اعضای سازه‌ای به منحنی رفتار غیرخطی لنگردوران اعمال می‌شود. سپس با تحلیل استاتیکی غیرخطی سازه‌ها تحت سناریو‌های خوردگی مذکور، منحنی ظرفیت سازه و همچنین پارامترهای طراحی اضافه مقاومت و ضریب شکل‌پذیری استخراج می‌شود. با مقایسه منحنی ظرفیت سازه و پارامترهای طراحی تحت سناریوهای مختلف خوردگی به تفاوت عملکرد آن‌ها در اثر خوردگی پی خواهیم برد. نتایج نشان می‌دهد که ضریب آگاهی 0.75 طبق رویکرد دستورالعمل‌های نشریه 360 و fema356 جهت در نظر گرفتن خرابی و زوال‌یافتگی اعضا برای محاسبه منحنی لنگرانحنا اعضای خورده شده، در خوردگی با سناریو 10% غیراقتصادی و محافظه کارانه و در خوردگی‌ با سناریوی 20% غیرایمن است. بنابراین توصیه می‌شود، در صورتی که خوردگی عامل زوال و کاهش ظرفیت سازه باشد، حتما برنامه ریزی برای انجام آزمایشات کافی جهت تعیین رفتار واقعی عضو و سازه فراهم شود. همچنین مشاهده می‌شود که در اثر اعمال سناریوهای مختلف خوردگی، ظرفیت سازه های 3 و 7 طبقه به میزان 19 الی 36 درصد کاهش یافته است. همچنین کاهش شکل پذیری این سازه ها در اثر خوردگی بین 8 الی 28 درصد میباشد. لازم به ذکر است نتایج به دست آمده صرفا براساس دو نمونه ساختمان 3 و 7 طبقه بتنی به دست آمده که در مدلسازی و تحلیل این سازه ها اثرات خوردگی در رفتار تیر و ستون آنها در نظر گرفته شده است.

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

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 momentcurve diagram of structural elements are studied and then compared with the approaches recommended by guidelines such as FEMA356. To evaluate the effect of steel corrosion on the performance of structures, two RC frames (3storey and 7storey) 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 momentcurvature diagrams of structural elements. The results show that the coefficient of awareness of 0.75 according to the guidelines such as FEMA356 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 7storey 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.