بررسی ضریب رفتار قاب‌های خمشی فولادی با مهاربند واگرا و تیر مقطع کاهش‌یافته

نوع مقاله: یادداشت فنی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان، تبریز، ایران

چکیده

سیستمهای مهاربند واگرا از جمله سیستم‌های مقاوم در برابر بار‌های جانبی می‌باشند. عضو شکل‌پذیر در این سیستم‌ها تیر پیوند می‌باشد که جذب و استهلاک انرژی از طریق این عضو انجام می‌گیرد. مکانسیم جذب انرژی در تیر‌ پیوند از طریق تغییر‌شکل‌های پلاستیک ایجاد‌ شده ناشی از برش و خمش و در این عضو صورت می‌گیرد. ضعف اتصالات مرسوم قاب‌های خمشی در زلزله‌های گذشته باعث شد که تیربا مقطع کاهش‌یافته در انتها برای بهبود عملکرد قاب‌ها معرفی گردد. با کاربرد تیرهای با مقطع کاهش یافته موقعیت تشکیل مفصل پلاستیک در محدوده ای دور از نواحی اتصال تیر به ستون تضمین شده و رفتار شکل پذیر در تیر تامین میگردد. در این مقاله با استفاده از روش تحلیل استاتیکی غیر‌خطی در نرم‌افزار المان محدود ABAQUS به تعیین ضریب رفتار سیستم مهاربند واگرا بدون تیر مقطع کاهش‌یافته و سیستم مهاربند واگرا با تیر مقطع کاهش‌یافته (در محل تیر پیوند و سایر تیرهای قاب مهاربندی شده) با تعداد طبقات چهار ، هشت و دوازده پرداخته شد. سپس با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی به بررسی رفتار لرزه‌ای این دو سیستم پرداخته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از تیر مقطع کاهش‌یافته سبب افزایش ضریب رفتار و ضریب شکل‌پذیری می‌گردد. همچنین سیستم مهاربند واگرا با تیر مقطع کاهش‌یافته پتانسیل جذب و استهلاک انرژی بیشتری نسبت به سیستم مهاریند واگرا بدون تیر مقطع کاهش‌یافته می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Response modification factor of eccentrically braced frames with reduced beam section

نویسندگان [English]

  • Reaza Asgari Sahroon 1
  • Nader Hoveidae 2
1 MSc student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Assistant professor, Faculty of Technology and Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Eccentrically braced frames are one of the most proper lateral resisting systems in seismic areas. The link beam in an eccentrically braced frame acts like a structural fuse, which is able to sustain large plastic shear or flexural deformations. Therefore, other structural members such as beams and columns are expected to remain elastic during a severe seismic ground motion. The reduced beam section has recently been proposed for moment resisting frames, which results in the concentration of the plastic deformations at the ends of the beams and in a place far from the connection. In this paper, reduced beam sections are implemented in an eccentrically braced frame (Dual system) at the ends of link beams as well as other beams placed inside the moment resisting frame. Finite element analyses in ABAQUS software are conducted in order to evaluate and compare the seismic response of the eccentrically braced frames with reduced beam sections and without them. For this purpose, 4, 8, and 12 story braced frames designed according to Iranian national building codes are considered. Pushover analysis and also nonlinear time history analysis are carried out. The results show that the braced frames including reduced beam sections at the ends of the link beam and other beams, possess higher ductility and response modification factor. In addition, the results show that during time history analyses, the systems with reduced beam sections experience higher inter-story drift demands in comparison to the system without reduced beam section.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Eccentrically braced frame
  • reduced beam section
  • Response modification factor
  • Pushover analysis
  • time history analysis

[1] Richards P., Uang C. (2005). Effect of flange width-thickness ratio on eccentrically braced frames link cyclic rotation capacity, Journal of Structural engineering, Vol. 131, No. 10.

[2] Okazaki T., Engelhardt M. (2006). Experimental Performance of Link-to-Column Connections in Eccentrically Braced Frames, Journal of Structural engineering, Vol. 132, No. 8.

[3] Chegeni,  Mohebkhah. (2014). Rotation capacity improvement of long link beams in eccentrically braced frames, journal of Scientia Iranica.

[4] Lee C., Kim J. (2006). Seismic design of reduced beam section steel moment connections with bolted web attachment, Journal of Constructional Steel Research, doi:10.1016/j.jcsr.2006.06.030.

[5] Pachoumis D., Galoussis. (2008). Reduced beam section moment connections subjected to cyclic loading: Experimental analysis and FEM simulation, Journal of Engineering structures, doi:10.1016/j.engstruct.2008.08.007.

[6] Engelhardt, M.D, Popov, E. P. (1989). Behaviour of Long Links in eccentrically braced frames. journal of Earthquake Engrg. Res. Ctr., Univ. Of California, Berkeley.

[7] Gálvez, P. (2004). Investigation of Factors Affecting Web Fractures in Shear Links, MSc Thesis, Department of Civil Engineering, University of Texas at Austin.

[8]. Lignos D., Kolios D., Miranda E. (2010). Fragility Assessment of Reduced Beam Section Moment Connections, Journal of Structural engineering, Vol. 136, No. 9.

[9] FEMA 356. Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings.  Federal Emergency Management Agency, November 2000.

[10] Uang .C. (1991), Establishing R or (Rw) and Cd Factors for building seismic provision, Journal of Structural engineering

[11] Tasnimi A., Masoumi A.  (2006). Estimation of Response Modification Factors for RC and MRF Structures, Building and Housing Research Center, (in Persian).

[12] INBC. Iranian National Building Code. (2015). Part 10, Design and Construction of Steel Structures.  Ministry of Housing and Urban Development, Tehran.

[13] Building and Housing Research Center. (2015). Iranian code of practice for seismic resistance design of buildings: Standard  No. 2800, 4th edition.

[14] http://peer.berkeley.edu

[15] SeismoSignal Version 5.1.2 avaliable on www.seismosoft.com.

[16] HKS, "ABAQUS Standard User Manual, Version 6.12.3, Hibbitt, Karlsson, and Sorensen, Inc,2009.

[17] Berman J., Bruneau M. (2007). Experimental and analytical investigation of tubular links for eccentrically braced frames, Journal of Structural engineering, doi: 10.1016/j.engstruct.2006.10.012.