بهبود عملکرد روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان با اصلاح تخمین تغییرمکان تسلیم در قاب‌های خمشی فولادی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار‌، نویسنده مسئول، پژوهشگاه بین الملی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان که توسط پریستلی و همکاران معرفی شده است، یکی از بهترین روش‌ها برای طراحی سازه-ها براساس عملکرد می‌باشد. در این روش به جای محدود نمودن جابجایی طبقات، سازه را برای رسیدن به یک حد عملکردی تغییرمکان طراحی می‌کنند. یکی از پارامترهای مهم در روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان، تخمین تغییرمکان تسلیم براساس مشخصه‌های هندسی سازه است. خطا در برآورد این پارامتر می‌تواند به خطا در محاسبه شکل‌پذیری و در نهایت برش پایه منجر گردد، ارزیابی‌های انجام شده بر روی سازه‌های مختلف فولادی نشان می‌دهد، اختلافاتی بین نتایج تحلیل غیرخطی و روابط طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان وجود دارد؛ بخشی از این اختلاف، به رابطه‌ای مربوط می‌شود که مقادیر تغییرمکان تسلیم را برآورد می‌نماید. در این مقاله با انجام تحلیل‌های مختلف شامل تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی بر روی 36 مدل قاب‌ خمشی با تعداد طبقات متفاوت 3، 6، 9، 12، 15 و 20 طبقه و با دو حالت 3 و 6 دهانه سعی شده است که رابطه تغییرمکان تسلیم سازه‌های فولادی قاب خمشی در طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان داد که رابطه مورد استفاده در طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان برای سازه‌های تا 6 طبقه قابل قبول است، اما پیشنهاد می‌گردد برای سازه‌های بلندتر از 6 طبقه این رابطه 25% کاهش داده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving Performance of the Direct Displacement Based Design Method with Improving Yield Displacement Estimation of Steel MR Frames

نویسندگان [English]

  • Reza Esmaeil Abadi 1
  • Omid Bahar 2
1 PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Structural Engineering Research Center, International Institute of Earthquake Engineering & Seismology (IIEES), Tehran, Iran
چکیده [English]

Direct displacement-based design method which established by Priestley et al. is one of the best methods for performance based design of structures. In this method, the structures are designed to achieve a targeted performance displacement instead of restricting it to a story drift. One of the important parameter in direct displacement-based design method is the estimation of yield displacement based on geometric characteristics of the structure. Incorrect estimation of this parameter may result in an error in determination of ductility and finally design base shear. Assessments performed on various steel structures show differences between non-linear analysis results and those presented by direct displacement-based design Regulation. A portion of this difference relates to equations that estimate the yield displacement values. In this study it is intended to investigate the available yield displacement equation of steel structures with moment-resisting frames in direct displacement-based design by performing various non-linear static and dynamic analyses on 36 moment-resisting frames with different number of stories including 3,6,9,12,15 and 20 stories considering two different numbers of spans (3 and 6 spans). Results showed that the equation used in direct displacement-based design method, is acceptable for structures with less than six stories, while it is recommended to decrease this equation by 25% for structures taller than 6 stories.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Direct Displacement Based Design Method
  • Steel Moment-Resisting Frame
  • Yield Displacement
  • Inelastic First-Mode
  • Pushover analysis

[1]. Priestley, M.J.N. Calvi, G.M. and Kowalsky, M.J. (2007). Displacement-based Seismic Design of Structures. IUSS Press, Pavia. ISBN: 978-88-6198-000-6

[2]. Sullivan, T.J. Priestley, M.J.N. and Calvi, G.M. (2012). A Model Code for the Displacement-Based Seismic Design of Structures (DBD12).  April, ISBN: 978-88-6198-072-3.

[3]. Bahar, O. and Gozasht, F. (2015). Seismic Evaluation of Regular MR Steel Frame Designed by Direct Displacement Based Method. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Vol. 2, No. 2.

[4]. Barati, P. and Bahar, O. (2014). Comparison of Simple Steel Frames with Concentric Braces designed by both Performance and Force-Base Methods. 1th International Conference on Urban Development based on New Technologies & 4th National Conference on Urban Development held at the Islamic Azad University, Sanandaj branch, IRAN.

[5]. Arkavazi, F. and Bahar, O. (2014). Comparison of Force-Base Design and Direct Displacement Based Method to Evaluate EBF Steel Frame’s Behavior. 1th International Conference on Urban Development based on New Technologies  4th & National Conference on Urban Development held at the Islamic Azad University, Sanandaj branch, IRAN.

[6]. Esmaeilabadi, R. and Bahar, O. (2016). Improving the parameters of directly displacement-based design in steel moment resisting frames. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES).

[7]. Athanasios, I. Dimopoulos, Bazeos, N., Dimitri, E. and Beskos. (2012). Seismic yield displacements of plan moment resisting and x-braced steel frames. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 41 128–140.

[8]. INBC. (2013). Iranian National Building code, Part 10 (Steel building design and construction), Tehran.

[9]. Standard NO.2800, (2015). Iranian Code of practice for Seismic Resistant Design of Buildings. 4nd Revision, Building& Housing Research Center, Iran.

[10]. FEMA-356 (2000). Pre-standard and commentary of seismic rehabilitation of building, Federal Emergency Management Agency, Washington DC, USA..

[11]. Aschheim, M. and EERI, M. (2002). Seismic Design Based on the Yield Displacement. Earthquake Spectra. Earthquake Engineering Research Institute. Volume 18, No. 4, pages 581–600, November,.

 [12]. Roldán, R. Sullivan, T.J. and Della Corte, G. (2016). Displacement-based design of steel moment resisting frames with partially-restrained beam-to-column joints. Bulletin of Earthquake Engineering, 14(4), pp.1017-1046.

[13]. Gasparini, D. and E. H. (1976). SIMQKE: A program for artificial motion generation. Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.