مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی با استفاده از دیوارهای برشی بتنی پیش‌ساخته و ارزیابی تأثیر آن بر پایداری لرزه‌ای

فردین ولیزاده¹

چکیده :
ساختمان‌های فولادی قدیمی به‌دلیل طراحی بر اساس استانداردهای لرزه‌ای قدیمی، اغلب در برابر زلزله‌های شدید آسیب‌پذیر هستند و نیاز به مقاوم‌سازی دارند. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر استفاده از دیوارهای برشی بتنی پیش‌ساخته بر مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی و ارزیابی پایداری لرزه‌ای آن‌ها انجام شد تا ضمن بهبود رفتار لرزه‌ای، هزینه‌ها و اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد. برای این منظور، یک ساختمان فولادی ۵ طبقه با قدمت ۳۰ سال که در منطقه‌ای با خطر زلزله بالا (شتاب اوج ۰٫۳۵g) قرار داشت، به‌عنوان مدل مطالعاتی انتخاب شد. این سازه دارای مهاربندهای همگرا بود، اما به‌دلیل سختی ناکافی، جابجایی نسبی طبقات آن تحت زلزله از حد مجاز فراتر می‌رفت. مقاوم‌سازی با نصب ۸ دیوار برشی بتنی پیش‌ساخته با ضخامت ۲۰ سانتی‌متر و مقاومت فشاری ۳۰ مگاپاسکال در گوشه‌های پلان انجام شد. دیوارها با اتصالات پیچ و جوش به اسکلت متصل شدند و برای کاهش ردپای کربن، از ۲۰ درصد سرباره کوره در بتن استفاده شد. تحلیل‌های عددی با نرم‌افزار SAP2000 انجام شد و مدل تحت زلزله‌ای با شتاب اوج ۰٫۳۵g و شتاب‌نگاشت زلزله منجیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که جابجایی نسبی طبقات از ۳٫۱ درصد به ۱٫۴ درصد کاهش یافت، که بهبود ۵۵ درصدی را نشان می‌دهد و سازه را در محدوده ایمن استاندارد ۲۸۰۰ قرار داد. ظرفیت باربری جانبی ۳۳ درصد افزایش یافت و نیروی برشی پایه از ۱۲۰۰ کیلونیوتن به ۱۶۰۰ کیلونیوتن رسید. جذب انرژی لرزه‌ای نیز ۵۱ درصد بهبود یافت و از ۴۵۰ کیلوژول به ۶۸۰ کیلوژول رسید، که به‌دلیل رفتار هیسترزیس پایدار دیوارها بود. تنش در اتصالات در محدوده ایمن (کمتر از ۲۴۰ مگاپاسکال) قرار داشت و پس از تقویت جوش‌ها، از ۲۳۰ مگاپاسکال به ۱۹۰ مگاپاسکال کاهش یافت. افزایش بار مرده ناشی از دیوارها (۳۸۴۰۰ کیلوگرم) نشست فونداسیون را از ۱۲ میلی‌متر به ۱۴ میلی‌متر افزایش داد، که همچنان در محدوده مجاز بود، اما نیاز به تقویت فونداسیون با شمع‌های بتنی به طول ۱۰ متر را ایجاد کرد. از منظر زیست‌محیطی، تولید دیوارها ۲۶۰۰۰ کیلوگرم دی‌اکسید کربن منتشر کرد، اما استفاده از سرباره کوره این مقدار را ۱۵ درصد کاهش داد. از منظر اقتصادی، هزینه مقاوم‌سازی ۴۰۰ میلیون تومان بود، که ۳۳ درصد کمتر از روش‌های دیگر (مانند مهاربندهای BRB) بود، و زمان اجرا را از ۴ ماه به ۲٫۵ ماه کاهش داد. با این حال، چالش‌هایی مانند افزایش بار مرده، نیاز به تخصص بالا در اجرای اتصالات، و تأثیرات زیست‌محیطی تولید بتن وجود داشت. برای مثال، نصب دیوارها ۵ متر مربع از فضای مفید را کاهش داد و تقویت فونداسیون ۱۵۰ میلیون تومان هزینه اضافی داشت. این مقاله نشان داد که دیوارهای برشی پیش‌ساخته می‌توانند راهکاری مؤثر و اقتصادی برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی در مناطق زلزله‌خیز باشند. برای تحقیقات آینده، پیشنهاد می‌شود از بتن‌های بازیافتی برای کاهش ردپای کربن استفاده شود، تأثیر این روش در برابر زلزله‌های شدیدتر (بیش از ۰٫۵g) بررسی گردد، و اتصالات پیشرفته‌تر (مانند سیستم‌های مدولار) برای بهبود کیفیت و کاهش زمان اجرا توسعه یابند. این روش می‌تواند به‌عنوان یک راهکار استاندارد در شهرهایی مانند تهران و تبریز که دارای ساختمان‌های فولادی قدیمی هستند، به کار گرفته شود و به افزایش ایمنی و توسعه پایدار کمک کند.
کلمات کلیدی : مقاوم سازی ساختمان های فولادی دیوار برشی پیش ساخته پایداری لرزه ای

---

زبان مقاله : فارسی
محور مقاله : مهندسی سازه ، زلزله و بهسازي لرزه اي
محل انتشار : پنجمین کنفرانس بین المللی مقاوم سازی لرزه ای و کنفرانس بین المللی فناوری های نوین در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی
آدرس وب سایت کنفرانس : 5icst.ir
کد IOI مقاله : AACZ-AACAZE
لینک مستقیم مقاله : https://isnac.ir/AACZ-AACAZE

مقالات مشابه

1. بام سبز ، معماری پایداری ، و مصالح سبز وکاربرد آن در جهت کاهش مصرف انرژی
2. Analysis And Design Of Active CMOS Mixer With Low IM2 & IM3
3. تحلیل بافت های فرسوده شهری در راستای احیا و پیشگیری از فرسودگی (مطالعه موردی: محله درب نو گرگان)
4. بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان(پنجره دوحداره)
5. بررسی تأثیر حالات نفسانی کاربر بر انتخاب رنگ در فضای داخلی مسکونی
6. بررسی عناصر کالبدی در باغ های تخت ایران ؛ مطالعه موردی باغ تخت قصر قجر و باغ شازده ماهان کرمان
7. ارزیابی آسایش حرارتی اقلیمی براساس شاخص های ماهانی و اوانز و زیست اقلیمی جهت دستیابی به معماری پایدار نمونه مورد مطالعه : شهر همدان
8. معماري همساز با اقلیم با تاکید بر مجتمع هاي مسکونی
9. (برنامه ریزی معماری استفاده بهینه از نور روز در کلاس درس مدارس) نمونه موردی:دبستان مجتمع آموزشی هدایت قم
10. نگاهی به معماری بومی در اقلیم گرم و مرطوب (سواحل جنوبی ایران)
11. تحلیل و ارزیابی شاخص های پویایی در فضاهای شهری
12. سیستم ساختمانی ترونکو، روشی نوین در معماری پایدار
13. A Study on Sediment Settling Pattern in the Reservoir of Shahid Rajaie Dam by Using Observed Data & Empirical Methods
14. علل بروز تخلفات مهندسی ساختمان در شهر ایلام
15. Investigation of the Seismic Behavior of the Coupled Shear Walls

سایر مقالات ارائه دهنده

1. بررسی کاربرد هوش مصنوعی در طراحی و تحلیل ساختمان های بلند مجهز به میراگر جرمی
2. طراحی سیستم‌های مهاربندی هوشمند در سازه‌های بلند با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی
3. مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی با استفاده از میراگرهای هیبریدی برای کاهش اثرات زلزله‌های متوالی
4. مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی قدیمی با استفاده از کامپوزیت‌های FRP و ارزیابی تأثیر آن بر رفتار لرزه‌ای
5. مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی با استفاده از دیوارهای برشی بتنی پیش‌ساخته و ارزیابی تأثیر آن بر پایداری لرزه‌ای
6. مقایسه کارایی میراگرهای هیبریدی و مهاربندهای کمانش‌ناپذیر (BRB) در مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی بلندمرتبه
7. ارزیابی تأثیر سیستم‌های جداسازی پایه و میراگرهای هوشمند در مقاوم‌سازی لرزه‌ای سازه‌های بلندمرتبه در ایران

سایر مقالات محل انتشار

1. بازیافت هوشمند مصالح ساختمانی: رویکردی نوین برای کاهش پسماند و توسعه پایدار در ایران
2. تقویت تعاملات اجتماعی با سازماندهی سلسله‌ مراتب فضاهای باز در مجتمع تجاری- اداری
3. Short-term electrical load prediction based on a system identification model in an actual educational building
4. پیشینه مدیریت بحران و جایگاه اسکان موقت و نقش هوش مصنوعی در مدیریت بحران زلزله
5. بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای دیوارهای بنایی با استفاده از الیاف GFRPشبکه ای: مطالعه عددی با نرم افزار ABAQUS
6. تاثیرات بام سبز بروی مشکلات مردم در رابطه با فضای
7. Three-Dimensional Shear Wave Velocity Modeling in Tabriz City Using Ensemble Neural Networks and Geospatial Interpolation
8. بازآفرینی جداره‌های شهری رودخانه بالقلوچای با تأکید بر تعامل سازنده با طبیعت
9. الهام از سیستم های زیستی در طراحی معماری پایدار ، پیوند معماری بایونیک با اصول معماری سبز
10. مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی قدیمی با استفاده از کامپوزیت‌های FRP و ارزیابی تأثیر آن بر رفتار لرزه‌ای
11. مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی با استفاده از دیوارهای برشی بتنی پیش‌ساخته و ارزیابی تأثیر آن بر پایداری لرزه‌ای
12. ضرورت مطالعه اثرات تغییر اقلیم بر برنامه‌ریزی و طراحی شهری
13. کاربرد هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء در صنعت ساختمان و معماری: فرصت ها، چالش ها و افق پیش رو
14. بررسی هویت شهری و مولفه‌های هویت بخش آن نمونه موردی: شهر گلستان
15. طراحی موزه شعر و ادب با رویکرد تقویت تعاملات اجتماعی و فرهنگی در شهر ساری