ارزیابی اثر توالی‏ های زلزله اصلی و پس لرزه بر فروریزش لرزه‏ ای سازه ‏های دارای حرکت گهواره ‏ای با مهاربندهای کمانش ناپذیر

توکلی, مهشید; یخچالیان, منصور

doi:10.22065/jsce.2023.385479.3036

ارزیابی اثر توالی‏ های زلزله اصلی و پس لرزه بر فروریزش لرزه‏ ای سازه ‏های دارای حرکت گهواره ‏ای با مهاربندهای کمانش ناپذیر

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناس ارشد مهندسی زلزله، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

² استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

10.22065/jsce.2023.385479.3036

چکیده

مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRB) تحت اثر زلزله، شکل‏ پذیری و ظرفیت اتلاف انرژی بالایی را از خود نشان می‏دهند. بهبود این ویژگی ‏ها از طریق اصلاح در پیکربندی BRB و سیستم سازه ‏ای شامل این مهاربندها امکان پذیر است. قاب‏ های با مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRBF) ممکن است در یک طبقه تمرکز دریفت داشته باشند که این مسئله منجر به ناپایداری کلی سازه ناشی از اثرات P-Delta و دریفت پسماند می‏ شود. محققان برای حل مشکل عدم توزیع یکنواخت خسارت در ارتفاع سازه که یکی از معایب BRBF به شمار می‏ رود، سیستم RBRBF (قاب با مهاربندهای کمانش ناپذیر دارای حرکت گهواره ‏ای) را پیشنهاد کرده ‏اند. هر دهانه از این سیستم متشکل از یک مهاربند معمولی در یک سمت و یک مهاربند BRB در سمت دیگر و یک المان رابط در وسط دهانه می ‏باشد. مهاربند معمولی در یک سمت از دهانه مهاربندی به همراه ستون کناری و المان رابط سیستم خرپای قائم را تشکیل می‏ دهند که دارای اتصال مفصلی در محل اتصال به فونداسیون می ‏باشد و رفتاری مانند دیوار گهواره ‏ای دارد و تا نزدیک فروریزش سازه رفتار الاستیک از خود نشان می‏ دهد. در این مطالعه، سازه‏ های 4، 8 و 12 طبقه با سیستم‏ های RBRBF و BRBF در نظر گرفته شده ‏اند. سپس با انجام آنالیزهای دینامیکی غیر خطی اثرات توالی ‏های زلزله اصلی و پس لرزه بر فروریزش لرزه ‏ای سازه‏ ها ارزیابی گردیده و نتایج بدست آمده برای دو سیستم سازه‏ای با هم مقایسه شده ‏اند. نتایج بدست آمده نشان می‏ دهند که سازه ‏های‏ RBRBF در مقایسه با سازه ‏های‏ BRBF مقاومت بیشتری در برابر فروریزش لرزه ‏ای تحت اثر توالی‏ های زلزله اصلی و پس لرزه دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله [English]

Assessing the effects of mainshock-aftershock sequences on the seismic collapse of rocking buckling restrained braced frames

نویسندگان [English]

Mahshid Tavakoli ¹
Mansoor Yakhchalian ²

¹ Master of Science, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

² Assistant Professor, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

چکیده [English]

Buckling Restrained Braces (BRBs) show high ductility and energy dissipation capacity under seismic excitations. It is possible to improve these features by modifying the BRB configuration and the structural system including these braces. Buckling Restrained Braced Frames (BRBFs) may have drift concentration in one story, which leads to the instability of structure due to P-Delta effects and residual drift. To solve the problem of non-uniform damage distribution along the height of structure, which is a disadvantage of BRBFs, researchers have proposed the Rocking Buckling Restrained Braced Frame (RBRBF) system. Each braced bay in this system consists of a conventional brace on one side, a BRB on the other side and a connecting element at the middle of the bay. The conventional brace in one side of the braced bay with the side column and the connecting element form a pin-supported vertical truss system like a rocking wall that behaves elastically until near the collapse of structure. In this study, 4-, 8- and 12-story RBRBFs and BRBFs are considered. Then, by performing non-linear dynamic analyses, the effects of mainshock-aftershock sequences on the seismic collapse of the structures are evaluated, and the results obtained for the two structural systems are compared. The results show that the seismic collapse resistance of each RBRBF under mainshock-aftershock sequences is significantly higher than that of its corresponding BRBF.

کلیدواژه‌ها [English]

Rocking Buckling Restrained Brace Frame
Nonlinear Dynamic Analysis
Seismic Collapse
Mainshock
Aftershock

مراجع

[1] Feng, Y., Zhang, Z., Chong, X., Wu, J., & Meng, S. (2018). Elastic displacement spectrum-based design of damage-controlling BRBFs with rocking walls. Journal of Constructional Steel Research, 148, 691-706.

[2] Bosco, M., Marino, E. M. & Rossi, P. P. (2018). A design procedure for pin‐supported rocking buckling‐restrained braced frames. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 47, no. 14, 2840-2863.

[3] Rahgozar, N., Pouraminian, M., & Rahgozar, N. (2021). Reliability-based seismic assessment of controlled rocking steel cores. Journal of Building Engineering, 44, 102623.

[4] Rahgozar, N., Pouraminian, M., & Rahgozar, N. (2022). Structural optimization of vertical isolated rocking core-moment frames. Journal of Vibration and Control, 10775463221096882.

[5] Ryu, H., Luco, N., Uma, S. R., & Liel, A. B. (2011, April). Developing fragilities for mainshock-damaged structures through incremental dynamic analysis. In Ninth pacific conference on earthquake engineering, Auckland, New Zealand.

[6] Silwal, B., & Ozbulut, O. E. (2018). Aftershock fragility assessment of steel moment frames with self-centering dampers. Engineering Structures, 168, 12-22.

[7] Jalali, S. A., Amini, A., Mansouri, I., & Hu, J. W. (2021). Seismic collapse assessment of steel plate shear walls considering the mainshock–aftershock effects. Journal of Constructional Steel Research, 182, 106688.

[8] CSI (2015). Computer program ETABS Ultimate 2015. Berkeley, CA: Computers and Structures Inc.

[9] ASCE/SEI 7-10 (2010). Minimum design loads for buildings and other structures. Reston, VA: American Society of Civil Engineers.

[10] Rossi, P. P. (2007). A design procedure for tied braced frames. Earthquake engineering & structural dynamics, 36(14), 2227-2248.

[11] ANSI/AISC 360-10 (2010). Specification for structural steel buildings. Chicago, LL: American Institute of Steel Construction.

[12] ANSI/AISC 341-10 (2010). Seismic provisions for structural steel buildings. Chicago, LL: American Institute of Steel Construction.

[13] GCR 10-917-8 (2010). Evaluation of the FEMA P-695 methodology for quantification of building seismic performance factors. Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology (NIST). [Accessed 08. 2018].

[14] Krawinkler, H. (2000). State of the art report on systems performance of steel moment frames subject to earthquake ground shaking. Federal Emergency Management Agency, Report no. FEMA-355C, SAC Joint Venture.‏

[15] McKenna, F., Fenves, G. L. & Scott, M. H. (2015). Open system for earthquake engineering simulation. Berkeley, CA: Pacific Earthquake Engineering Research Center.

[16] Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), PEER Strong Motion Database. (2017). Berkeley, California, USA. https://ngawest2. berkeley.edu/.

[17] Yakhchalian, M., & Yakhchalian, M. (2022). An advanced intensity measure for aftershock collapse fragility assessment of structures. Structures, 44, pp. 933-946.

[18] Asgarkhani, N., Yakhchalian, M., & Mohebi, B. (2020). Evaluation of approximate methods for estimating residual drift demands in BRBFs. Engineering Structures, 224, 110849.

[19] Yakhchalian, M., Asgarkhani, N., & Yakhchalian, M. (2020). Evaluation of deflection amplification factor for steel buckling restrained braced frames. Journal of Building Engineering, 30, 101228.

[20] Gray, M. G. (2012). Cast steel yielding brace system for concentrically braced frames. University of Toronto (Canada). [21] Guerrero, H., Tianjian, Ji, Teran-Gilmore, A. & Alberto Escobar, J. (2016). A method for preliminary seismic design and assessment of low-rise structures protected with Buckling-Restrained Braces. Engineering Structures, Vol. 123, pp. 141-154.

[22] Uriz, P., & Mahin, S. (2008). Toward earthquake-resistant design of concentrically braced steel-frame structures. PEER report 2008/08. University of California, Berkeley. Berkeley, USA.

[23] Lai, J. W., & Mahin, S. A. (2015). Strongback system: A way to reduce damage concentration in steel-braced frames. Journal of Structural Engineering, 141(9), 04014223.