بهبود عملکرد لرزه ای قاب های با مهاربندی واگرا با بکارگیری المان شکل پذیر

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

پایدار و مقاوم بودن سازه‌ها در برابر زلزله برای جلوگیری از تخریب‌های کلی و یا جزئی و همچنین از دست رفتن سرمایه های مالی و جانی افراد و کشور، از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. قاب‌های فولادی با مهاربندهای واگرا به عنوان یکی از سیستم های رایج مقاوم در برابر زلزله با شکل پذیری و سختی مناسب دارای آرایش های مختلفی بوده، که یکی از آن شامل اتصال تیر پیوند به ستون می باشد. این نوع اتصال، تا قبل از زلزله نورث‌ریج (1994)، از نوع خمشی در نظر گرفته می شدند. همچنین پژوهش های انجام شده در پی زلزله نورث‌ریج حاکی از آن بود که اتصالات تیر پیوند به ستون در معرض شکست های ترد همانند اتصالات در قاب های خمشی قرار گرفته است. به همین جهت پس از زلزله نورث‌ریج، محققان به دنبال راهکارهایی برای بهبود این نوع اتصال برآمدند که ضرورت پژوهش در این امر را بیش از پیش نشان می‌دهد. در این پژوهش، سعی شده است به بررسی مستهلک کننده انرژی پیشنهادی که متشکل از یک حلقه که موجب افزایش شکل پذیری و جذب انرژی زلزله شده و یک قوطی برای افزایش ظرفیت باربری، که توسط صفحات اتصال به حلقه شکل پذیر متصل می‌شوند، پرداخته شود. نرم افزار OpenSees به منظور بررسی عملکرد المان پیشنهادی در قاب‌های فولادی با مهاربندهای واگرا تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر‌خطی، مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که المان معرفی شده می‌تواند به عنوان یک عضو جاذب انرژی جهت کاهش خسارت وارده به سازه با کاهش دوران تیر پیوند، برش پایه و تغییر مکان نسبی طبقات عمل نموده، ضمن آنکه شکل پذیری لازم را نیز تامین کند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving the seismic performance of eccentrically braced frames by using a ductile element

نویسندگان [English]

  • Morteza Naghipour 1
  • Seyed Reza Salim Bahrami 2
1 Professor, Department of Civil Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
2 PhD Student of Structural Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Stability of structures against earthquake is much important to prevent total or partial failure of structures and loss of financial and human investments of people and country. Eccentrically braced frames, as one of the most commonly used earthquake resistant systems, with good ductility and toughness, have different arrangements; one of them is Link beam-to-column connection. This type of connection was considered as bending form before the North Ridge earthquake (1994). But conducted research after the North Ridge Earthquake showed that the link beam-to-column connections were subjected to brittle failure, similar to connections which were located in Moment frames. So, after the North Ridge Earthquake, researchers began looking for ways to improve these types of connections, which indicates necessity of research in this field more than before. In this study, a new type of Energy absorption was introduced.  This absorption consists of a ring which increases the ductility and energy absorption of earthquake and a box to increase the bearing capacity which is connected to the ring through connection plates. for evaluating the performance of the proposed elements in steel frames with eccentrically braces, under nonlinear time history analysis, the OpenSees software has been used. The obtained Hysteresis curves suggest that introduced element can act as an energy absorbing member and a fuse to Reducing damage to structures with reduced rotation of link-beam, Cutting base and Relative story displacement in addition to providing the necessary ductility.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Eccentrically braced frame
  • Steel ductile ring
  • Link-to-column connection Link beam
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Energy absorption

[1] Okazaki, T., (2004), “Seismic Performance of Link-to-column Connections in Steel Eccentrically Braced Frames”, PhD Dissertation, University of Texas at Austin, TX.

[2] Drolias, A., (2007), “Experiments on Link-to-Column Connections in Steel Eccentrically Braced Frames”, Master’s Thesis, University of Texas at Austin, TX.

[3] Prinz, G.S., Richards, P.W, (2009) “Eccentrically Braced Frame Links with Reduced Web Sections”, Journal of Construction Steel Research, 65(10-11), pp. 1971-1978.

[4] Berman, J. W., Okazaki, T., Hauksdottir, H. O., (2010), “Reduced Link Sections for Improving the Ductility of Eccentrically Braced Frame Link-to-Column Connections” Journal of the Structural Engineering, American Society of civil Engineers, 136(5), pp. 543-553.

[5] Samaee, S. S. , Naghipour, M., Bozorgnasab, M., (2015), “Study of the effect of energy absorbing element in seismic performance of steel frames with symmetric y-shape concentric bracings” The Modares Journal of Civil Engineering, Tarbiat Modares University, 15(4), pp. 41-53.

[6] Rajabi Q. , M. , Naghipour, M., (2016), “The use of ductile elements to improve the behavior of CBF” The 1th International Conference and  3th National Conference on sustainable architecture and urban landscape, Mashhad, Iran.

[7] Naghipour, M., Salimbahrami, S. R., Nemati, M., (2015), “The Role of Ductile Behavior of Connection Elements on Seismic performance of CBF” The Modares Journal of Civil Engineering, Tarbiat Modares University, 15(1), pp. 131-143.

[8] Salimbahrami, S. R., (2013), “The Role of Ductility Behavior of Connection Elements on seismic assessments Of EBF”, Master’s Thesis, Dept. of Civil Engineering, Babol Noushirvani University of Technology. (In Persian)

[9] kafi, M. A. (2008). A study on functionality of dutiable element in ductility concentrically braces. Univ. of Science and Technology. (in persian)

[10] Regulations, I. N. B. (2006). Loads on buildings, Ministry of Rood & Urban Development (in persian)

[11] Regulations, I. N. B. (2008). Design and Implement of Steel Buildings, Ministry of Rood & Urban Development (in Persian)

[12] ETABS (2005). "9, 2005." Computers and Structures, Inc., Berkeley, California

[13] UBC, (1997), Structural Engineering Design Provisions, International Conference of Building Officials.

[14] Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M. H., and Fenves, G. L. (2006). The Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSEES) User Command-Language Manual, PEER, Univ. Calif., Berkeley, CA, http://opensees.berkeley.edu. 

[15]  Menegotto, M. and Pinto, P.E. (1973). "Method of analysis of cyclically loaded RC plane frames including changes in geometry and non-elastic behavior of elements under normal force and bending, Preliminary Report." IABSE, Vol. 13, pp. 15-22.

[16] SAP2000 (2010). "14.2. 4. Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures-Basic Analysis Reference Manual." Computers and Structures Inc, Berkeley

[17] Ramadan, T., and Ghobarah, A. (1995). "Analytical model for shear-link behavior." J. Struct. Eng., ASCE, 121(11), 1574-1580.

[18] Richards, P.W. (2004). "Cyclic stability and capacity design of steel eccentrically braced frames." Ph.D. dissertation, Dept. of Structural Engineering, Univ. of California, San Diego, La Jolla, CA.