ارزیابی عملکرد لرزه‌ای مهاربندهای هم‌محور ضربدری مجهز به میراگر تسلیمی خمشی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

یکی از سیستم‌های باربر جانبی، قاب‌های مهاربندی شده‌ی ضربدری هستند. دراعضای قاب‌های مهاربندی ضربدری‌، مفاصل پلاستیک از نوع محوری (فشاری یا کششی) هستند که دارای قابلیت جذب انرژی بالا نیستند. با تبدیل مفاصل محوری به مفاصل خمشی می‌توان عملکرد لرزه‌ای ابن سیستم‌ها را بهبود بخشید. در این تحقیق، یک نوع جدید از مهاربند ضربدری با نام مهاربند ضربدری مجهز به میراگر تسلیمی خمشی معرفی می‌شود که در آن به جای مفاصل پلاستیک محوری، مفاصل پلاستیک خمشی تشکیل می‌شود. در این مهاربندها مکانیزم خرابی در میراگر متمرکز می‌شود و بعد از خرابی به راحتی قابل تعویض است. هدف این تحقیق، ارزیابی عملکرد لرزه‌ای مهاربندهای با میراگر خمشی  است. برای این منظور چند قاب مهاربندی شده با تعداد طبقات مختلف، که بر اساس آئین‌نامه‌های رایج کشور بارگذاری و طراحی شدند، انتخاب شده و با استفاده از تحلیل‌های استاتیکی و تاریخچه زمانی غیرخطی، عملکرد لرزه‌ای آن‌ها (ظرفیت‌های سختی، مقاومت، شکل‌پذیری و ضریب رفتار مورد ارزیابی قرار گرفت. در تحلیل دینامیکی از هفت رکورد شتاب زمان استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد وجود میراگرها، ظرفیت سختی و مقاومت را کاهش می‌دهد ولی به طور قابل ملاحظه‌ای ظرفیت شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد. همچنین نتایج نشان داد که ضریب رفتار سیستم‌های پیشنهادی به طور قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of seismic performance of X bracing systems equipped with flexural yielding dampers

نویسندگان [English]

  • Mussa Mahmoudi Sahebi 1
  • Farshid Khanjani 2
1 Associate professor, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 MSc of Structural Engineering, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The X-bracing system is one of the lateral loads bearing system. In X-bracing system’s elements, axial plastic hinges (compressive or tensile) will be formed instead of flexural hinges which are not capable to absorb high energy. Seismic performance can be improved by replacing these plastic hinges with the bending plastic joints. In this study, a new kind of X-bracing named X-bracing equipped with flexural yielding damper is introduced in which the plastic axial hinges is substituted by flexural plastic hinges. In this kind of bracing the failure mechanisms focuses on flexural hinges. The objective of this study is to evaluate the seismic performance of this kind of bracing. For this purpose, several X-bracing frames with various stories was selected and designed based on Iranian building codes. The seismic performance of these frames (stiffness capacity, strength capacity, and ductility capacity) and force reduction factors were evaluated using static and time history nonlinear analysis. In dynamic time history analysis seven acceleration-time records was applied. The results show that the damper reduces stiffness and strength capacity inconsiderably, but increases the ductility capacity significantly. It also increases the force reduction factor of the frames significantly. The amount of force reduction factor for this system is the same as eccentrically braced frame one.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ductility Capacity
  • yielding Damper
  • Seismic Performance
  • Strength Capacity
  • Force reduction factor
  • X Bracing

[1] ناطقی الهی ف.، 1378، میراگر‌های انرژی در مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌ها، انتشارات پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، چاپ اول.

[2] سلیمانپور ر.، یحیایی، م. و برقی، م.، 1385، مقاوم‌سازی ساختمان‌های فلزی موجود با میراگرهایADAS، مجله فنی و مهندسی مدرس، شماره 25 پاییز 1385.

[3] Whittaker, A S., Bertero, V.V., Alonso, J. and Thompson C.L., 1989, Earthquake Simulator Testing of Steel Plate Added Damping and Stiffness Elements, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley ,CA.

[4] Whittaker A.S., Bertero V.V., Thompson C.L. and Alonso L.J., 1991, Seismic Testing of Steel Plate Energy Dissipation Devices, Earthquake Spectra, Vol.7, No. 4, pp. 563-604.

[5] Tsai K.C.; Hong C.O.; Su Y.F.; “Experimental Study of Steel Triangular Plate Energy Absorbing evice for Seismic- Resistant Structures”; Report No. CEER/R81- 08; Center for Earthquake Engineering Researc; National Taiwan University; 1992.

[6] محمودی صاحبی م.، عبدی م.ق.، 1390، تأثیر میراگرهای تسلیمی ADAS بر نیازهای لرزه ای سازه‌ها، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، ایران.

[7] Mahmoudi M., Abdi M.GH., Evaluating response modification factors of TADAS frames, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 71, 2012, Pages: 162-170.

[8] Zhou C.X.W., Han J.G.T., 2012, Study on the seismic performance of X-added damping and stiffness energy dissipation device, 15WCEE, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.

[9] Tehranizadeh M., 2000, Behavior of Friction Damping on Semi-Rigid Khoorjinee Steel Framing Connection, 12WCEE, 12th World Conference on Earthquake Engineering, New Zealand.

[10] Herion S., et al., 2010, Castings in tubular structures – the state of the art, Structures and Buildings 163 Issue SB6.

[11] مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، کمیته بازنگری آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، استاندارد2800، ویرایش 3.

[12] وزارت مسکن و شهرسازی، معاونت نظام مهندسی و اجرای ساختمان مقررات ملی ساختمان ایران، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی، 1392.

[13] Silvia, M., Frank, Mc., Michael, H.S., Fenves, L., July 2006, OpenSees Command Language Manual, University of California.

[14]صاحبی م.، 1388، فلسفه طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد، انتشارات دانشگاه شهید رجایی، چاپ سوم.

[15]صاحبی م.، زارع م.، ضریب رفتار سازه‌ها از تعریف تا تعیین، نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، جلد 41، شماره 1، سال 1390.

[16] Uang, C.M., Establishing R (or Rw) and Cd factor for building seismic provision_, Journal of Structural Engineering, 1991, 117(1), 19-28.

[17]صاحبی م.، ارزیابی اولیه قاب‌های خمشی بتن مسلح با هدف‌های طراحی بر اساس عملکرد، مجله ‌فن‌آوری و آموزش، سال اول، جلد اول، شماره 3، بهار 1386.

[18] Fajfar, P., 2005, Structural Analysis in Earthquake Engineering, A Breakthrough of Simplified Non-Linear Methods, 12th European Conference on Earthquake Engineering, Paper Reference 843.