آزمایش کامل قاب‌های RC پرشده با سنگ‌تراشی مجهز به پانل‌های چوبی چند لایه

در نیمه دوم قرن بیستم، ساختمان های بتن آرمه (RC) به طور فزاینده ای در سراسر جهان رایج شدند. با این حال، اکثر ساختمان‌های RC موجود پیش از استانداردهای ساخت و ساز مدرن و قوانین ساختمانی هستند و بدون در نظر گرفتن ظرفیت لرزه‌ای و اصول بهره‌وری انرژی طراحی شده‌اند. در نتیجه، اغلب نقص‌های ساختاری شدیدی را نشان می‌دهند (به عنوان مثال، آرماتور عرضی ناکافی، اتصالات ضعیف تقویت شده، مکانیزم‌های قوی تیرآهن-ستون ضعیف و مکانیسم‌های طبقه نرم [1]، [2]، [3]) که آنها را در معرض آسیب زلزله قرار می‌دهد. . در عین حال، پوشش‌های ساختمانی که بین دهه‌های 60 و 80 ساخته شده‌اند، معمولاً فاقد عایق حرارتی هستند که در نتیجه عملکرد انرژی ضعیف و ضررهای اقتصادی قابل‌توجهی را به دنبال دارد.

یکی دیگر از عوامل موثر بر عملکرد کلی لرزه ای و انرژی ساختمان های RC معمولی وجود دیوارهای پرکننده بنایی است. اگر چه پرکننده‌های بنایی اغلب در روش‌های طراحی و ارزیابی نادیده گرفته می‌شوند، یافته‌های تحقیقات تجربی و تحلیلی نشان می‌دهد که آن‌ها به طور قابل‌توجهی پاسخ لرزه‌ای (یعنی سختی کلی، مقاومت جانبی) سازه‌های قاب RC را تغییر می‌دهند. بنابراین، آنها را نباید نادیده گرفت [4]، [5]، [6]. بررسی‌های آسیب‌های زلزله گذشته نشان داده‌اند که پرکننده‌های بنایی می‌توانند نیروهای برشی قابل‌توجهی را به ستون‌های RC منتقل کنند و باعث آسیب‌های شدید غیرقابل تعمیر شوند. علاوه بر این، خسارات و تلفات اقتصادی قابل توجهی به دنبال زلزله اغلب با آسیب و فروریختن دیوارهای پرکننده بنایی همراه است [7]. علاوه بر این، سنگ تراشی های قدیمی (به عنوان مثال،

در طول دو دهه گذشته، چندین روش مقاوم‌سازی برای ارتقای لرزه‌ای ساختمان‌های RC موجود با مصالح بنایی، با سطوح مختلف اثربخشی، تهاجمی و اثرات زیست‌محیطی پیشنهاد شده‌است. هدف چنین روش‌هایی عموماً افزایش مقاومت بار جانبی کلی و سختی ساختمان از طریق تقویت لایه‌های بنایی و عناصر قاب RC است. برخی از متداول‌ترین تکنیک‌های کاربردی شامل استفاده از گچ‌های تقویت‌شده با شبکه‌های فولادی [10]، ملات‌های تقویت‌شده با الیاف مرکب [11]، نوارها یا میله‌های پلیمری تقویت‌شده با الیاف [12، [13]، ملات تقویت‌شده با نساجی (TRM) هستند. ) ژاکت [14]، [15]، [16]، [17]، [18]، ژاکت های بتنی یا فولادی و اسکلت بیرونی فولادی [19].

اخیراً، علاقه فزاینده‌ای به توسعه طرح‌های مداخله سازه‌ای مبتنی بر مواد مبتنی بر چوب مهندسی شده سازگار با محیط زیست و پایدار مانند تخته‌های رشته‌ای جهت‌دار (OSB) و الوار متقاطع (CLT) دیده شده است. مانند سایر محصولات چوبی انبوه، پانل های پیش ساخته OSB و CLT را می توان در کاربردهای هیبریدی با قاب های بتنی و فولادی مورد استفاده قرار داد و زمان خرابی کلی و هزینه های نیروی کار را به حداقل رساند. اگرچه برخی از مفاهیم [24]، [25]، [26]، [27] و مطالعات عددی [28، [29]، [30] اخیراً پذیرش چنین مصالحی را برای مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های RC پرشده با بنایی پیشنهاد کرده‌اند. شواهد تجربی در مورد کاربرد و اثربخشی آنها بدون شک وجود ندارد. معدود مطالعات تجربی مرتبط در ادبیات موجود فقط بر تعامل بین قاب RC و عناصر چوبی در سطح اتصال متمرکز شده‌اند [31]، [32]. با توجه به دانش نویسندگان، CLT یا پانل‌های چوبی به‌طور تجربی به‌روز برای مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های RC پرشده با بنایی بررسی نشده‌اند. این مقاله اولین مطالعه تجربی را ارائه می‌کند که در آن یک سیستم پانل مبتنی بر چوب جدید برای تقویت لرزه‌ای قاب‌های RC پرشده با بنایی در مقیاس کامل، تحت بارگذاری جانبی تا فروریختن استفاده می‌شود. سیستم پیشنهادی از عملکرد ساختاری عالی فناوری CLT (یعنی سختی برشی بالا در صفحه و نسبت استحکام به وزن) و رفتار انعطاف پذیر اتصالات چوب به الوار بهره می برد [33]. این مطالعه به بررسی دو پیکربندی جایگزین می‌پردازد که با درجات مختلف تهاجمی مشخص می‌شوند. اولی به نامRC-TP شامل جایگزینی دیوار پرکننده بنایی موجود با پانل CLT است. راه‌حل دوم، RC-TPext ، کمتر تهاجمی است زیرا پانل‌های CLT را در نمای ساختمان بدون حذف مصالح بنایی موجود اعمال می‌کند. اثربخشی طرح‌های مقاوم‌سازی پیشنهادی قبلاً توسط نویسندگان از طریق مدل‌سازی عددی پیشرفته [34]، [35]، [36]، [37] بررسی شده است، در حالی که اعتبار تجربی هر دو RC-TP و RC-TPext، مطابق با مورد حذف یا عدم حذف مصالح بنایی، برای اولین بار در اینجا به صورت تجربی گزارش شده است.

عملکرد لرزه ای مداخلات مقاوم سازی پیشنهادی از طریق آزمایش درون صفحه ای انجام شده در آزمایشگاه تست مواد و سازه (LPMS) دانشگاه ترنتو ارزیابی شد. چرخه‌های بار شبه استاتیک بر روی چهار قاب تک‌طبقه RC در مقیاس کامل اعمال شد: یک قاب پرشده با سنگ‌تراشی غیر مقاوم‌سازی‌شده که به‌عنوان نمونه مرجع استفاده می‌شود (یعنی کنترلنمونه) و سه قاب تقویت شده با پانل های CLT به عنوان پرکننده یا عناصر روکش. قاب‌ها نمونه‌ای از شیوه‌های ساخت و ساز دهه 1970 در اروپای جنوبی با تقویت عرضی کمی و جزئیات بدون ملاحظات طراحی ظرفیت بودند. علاوه بر این، یک سری آزمایشات استحکام بر روی مواد (به عنوان مثال، تست فشار مورب روی کیف پول) و اتصالات (به عنوان مثال، اتصالات چوب به الوار و چوب به بتن) برای مشخص کردن خواص مکانیکی اجزای مختلف درگیر انجام شد. در دو پیکربندی مقاوم سازی [38].

این مقاله در ابتدا جزئیات ساخت و ساز دو مداخله تقویتی جایگزین و کاربرد گام به گام آنها را در قاب های آزمایشی در مقیاس کامل ارائه می دهد. سپس راه اندازی آزمایشی اتخاذ شده و طرح ابزار دقیق شرح داده می شود و مقاله با خلاصه کردن مشاهدات اصلی از آزمون ها به پایان می رسد. این مشاهدات شامل تکامل آسیب ساختاری، حالت شکست نهایی، پاسخ هیسترتیک چرخه‌ای قاب‌ها و ظرفیت اتلاف انرژی سیستم‌های مقاوم‌سازی است.