تدوین شاخص کارایی قابهای خمشی فولادی دارای اتصالات مرکز گرا

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانشیار، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران، ایران

چکیده

سیستم های سنتی مقاوم در برابر نیروهای زلزله، وابسته به پاسخ های غیر الاستیک دراعضای ساختمانی‌ می باشند. این سیستم‌ها در سراسر ساختمان برای توزیع انرژی لرزه‌ای ممکن است جابجایی‌های پسماند قابل توجهی بعد از زلزله های بزرگ را تجربه کنند و باعث غیر اقتصادی شدن تعمیر در آنها شوند. سیستم های مرکز گرا در ساختمان های قاب فولادی تغییرمکان ماندگار را حذف خواهند کرد و خرابی ساختمان را دراتصالات مرکز گرا متمرکز می‌کنند و هزینه تعمیر را کاهش می‌دهند. با توجه به پراکندگی پاسخ سیستم های مرکز گرا در برابر زلزله های مختلف، تعیین شاخصی برای کنترل حساسیت این سیستم ها در برابر زلزله های مختلف الزامی است. دراین مقاله به تدوین شاخص کارایی سیستم های قاب خمشی فولادی دارای اتصالات مرکز گرا با استفاده از متدولوژی شاخص‌های پراکندگی پرداخته شده است. بعد از انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی دو ساختمان 3 و 9 طبقه فولادی، شش نوع اتصال مرکز گرا برای هر قاب با هفت شاخص پراکندگی تحت ارزیابی قرار گرفته اند. کاهش میزان پراکندگی پاسخ ها نشان دهنده کاراتر بودن سیستم مورد بررسی می باشد. که از این بین تحت بهینه‌یابی شاخص ها، سعی درانتخاب شاخصی با عملکرد بهتر شده است. که این شاخص ضریب تغییرات(CV) می باشد. در انتها سازه ای از دیدگاه کارایی مورد قبول است که در ارزیابی مورد نظر به عنوان مدل منتخب با کمترین حساسیت نسبت به پراکندگی در پاسخ سازه معرفی شود. مدل منتخب در این تحقیق برای ساختمان های 3 و 9 طبقه مدل M5 می باشند که مدل پنجم از مدل های مرادی است.*

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of efficiency index for steel moment frames with Self-Centering Connections

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bavandi 1
  • Abdolreza Sarvghad Moghadam 2
  • Mohammad Reza Mansoori 3
  • Armin Aziminejad 3
1 PhD Student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran
3 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Traditional earthquake-resistant systems are dependent on the inelastic response of the building members. These systems experience significant residual displacements after major earthquakes due to seismic energy distribution all over the building and make their repair uneconomical. Self-Centering systems in steel frame buildings omit residual displacements and concentrate building damage on Self-Centering connection and reduce the cost of repair. Due to the dispersion of the response of Self-Centering systems against different earthquakes, it is necessary to determine an index to control sensitivity of these systems against various records. In this paper, developing an efficiency index of steel moment frame systems with Self-Centering connections using the dispersion index's methodology is discussed. After performing the time history dynamic analyses of two steel buildings with 3 and 9 floors, six types of self-centering connections for each frame with seven dispersion indices were evaluated. Decreased dispersion of responses indicate that the system is more efficient. Among these, under the optimization of indices, it is tried to select an index with a better performance which resulted to CV index (coefficient of variation). Finally, the structure with the least dispersion of responses is selected from the viewpoint of efficiency. The selected model of this research for 3 and 9 story buildings is model M5 which is the fifth model of Moradi models.*

کلیدواژه‌ها [English]

  • Self-Centering
  • Efficiency index
  • Posttensioned
  • Index of Dispersion
  • Residual Response
[1] Dolan, C.W., J.F. Stanton, and R.G. Anderson. (1987). Moment resistant connections and simple connections. PCI Journal. 32(2), p. 62-74.
[2] Cheok, GS, Lew, H. (1991). Performance of precast concrete beam-to-column connections subject to cyclic loading. PCI Journal. 36(3), p. 56–67.
[3] M. Ricles, Richard Sause, Members, Maria M. Garlock and Chen Zhao. (2001). Posttensioned seismic-resistant connections for steel frames. Journal of Structural Engineering. 127(2), p. 113-121.
[4] J. M. Ricles, R. Sause, S. W. Peng and L. W. Lu, M. (2002). Experimental evaluation of earthquake resistant posttensioned steel connections. Journal of Structural Engineering. 128(7), p. 850-859.
[5] Garlock, M.M., J.M. Ricles, and R. Sause. (2003). Cyclic load tests and analysis of bolted top-and-seat angle connections. Journal of structural Engineering. 129(12), p. 1615-1625.
[6] Garlock, M.M., R. Sause, and J.M. Ricles. (2007). Behavior and design of posttensioned steel frame systems. Journal of Structural Engineering. 133(3), p. 389-399.
[7] Moradi, S. and M.S. Alam. (2016). Ansys modeling of post-tensioned steel beam-column connections under cyclic loading. in 5th International Structural Specialty Conference, CSCE, London.
[8] Pirmoz, A., & Liu, M. M. (2016). Finite element modeling and capacity analysis of post-tensioned steel frames against progressive collapse. Engineering Structures. 126, p. 446-456.
[9] Ingquan Guan, Henry Burton, Saber Moradi. (2018). Seismic performance of a self-centering steel moment frame building: From component-level modeling to economic loss assessment, Journal of Constructional Steel Research, 150, P. 129-140.
[10] Zhang, Y., Li, Q., Zhuge, Y., Liu, A., & Zhao, W. (2019). Experimental study on spatial prefabricated self-centering steel frame with beam-column connections containing bolted web friction devices. Engineering Structures. 195, p. 1-21.
[11] Rasmussen, K. J. (2019). Behaviour and modelling of connections in cold-formed steel single C-section portal frames. Thin-Walled Structures. 143, p. 106233.
[12] Garlock, M.M., J.M. Ricles, and R. Sause. (2005). Experimental studies of full-scale posttensioned steel connections. Journal of Structural Engineering. 131(3), p. 438-448.
[13] Moradi, S. and M.S. Alam. (2017). Lateral Load–Drift Response and Limit States of Posttensioned Steel Beam-Column Connections: Parametric Study. Journal of Structural Engineering. 143(7), p. 04017044
[14] Herning, G.M. (2011). Reliability-based evaluation of seismic design and performance of steel self-centering moment-resisting frames. Doctoral dissertation, Princeton University, 265, 3459192.
[15] FEMA 355C. (2000). State of the art report on systems performance of steel moment frames subject to earthquake ground shaking. Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.
[16] FEMA P695. (2009). Quantification of building seismic performance factors, Applied Technology Council, Redwood City, CA.
[17] A. Gupta, H. Krawinkler. (1998). Seismic demands for the performance evaluation of steel moment resisting frame structures, PhD Thesis, Stanford University.
[18] ASCE 7-16. (2016). Minimum design loads for buildings and other structures, Reston, VA.
[19] S. Mazzoni, F. McKenna, M.H. Scott and G.L. Fenves. (2006). The open system for earthquake engineering simulation (OPENSEES) user command-language manual.
[20] USGS, (2020), ASCE 7 Hazard Tool, www.asce7hazardtool.online.