مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی رفتار لرزه‌ای قاب همگرای فولادی تقویت شده با مهاربند کمان شکل در حالات نصب متفاوت در سازه دو طبقه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده
استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد ارومیه، دانشگاه آزاد اسلامی، ارومیه، ایران
چکیده
قاب مهاربند همگرای فولادی یک سیستم‌ متداول و مقاوم در برابر زلزله است که در سازه‌های فولادی بکار می‌رود. عضو داخلی این مهاربندها با شکل‌های مختلفی نظیر ضربدری، زانویی، شورون و غیره قابل اجرا است که هر کدام از آن‌ها می‌تواند تغییر محسوسی در رفتار سازه ایجاد کند. اما شکل‌پذیری کم، سختی بالا، میزان جذب و استهلاک انرژی پایین جزء معایب این سیستم می‌باشد. در طراحی لرزه‌ای طرح باید به گونه‌ای باشد تا سازه در هنگام وقوع زلزله‌های کوچک در محدوده خطی و بدون خسارت باقی بمانند. در زلزله‌های متوسط، خسارت غیر سازه‌ای ببینند و در هنگام وقوع زلزله‌های شدید و بزرگ خسارت‌های سازه‌ای و غیر سازه‌ای داشته باشند اما پایداری کلی آن‌ها حفظ شود. همچنین بتوان مهاربند را پس از آسیب در برابر زلزله بطور سریع و اقتصادی بهسازی و مقاوم نمود. نتایج تحقیقات گذشته نشان داده که استفاده از مهاربندهای کمانی یا بیضی شکل می‌توانند در انتقال نیروهای جانبی عملکرد مناسبی داشته باشند و باعث بهبود رفتار سازه شوند. بر همین اساس در این تحقیق چهار مدل قاب همگرای فولادی با مهاربند کمان شکل در الگوهای شکلی مختلف پیشنهاد شده و رفتار لرزه‌ای آن‌ها در سازه دو طبقه مورد بررسی قرار گرفته. برای این منظور مدل‌های طراحی شده به روش اجزاء محدود تحت بارگذاری جانبی و چرخه‌ای قرار گرفتند و ظرفیت باربری، رفتار لرزه‌ای، شکل‌پذیری، استهلاک انرژی لرزه‌ای، ضریب رفتار، کاهش سختی، مود شکست و شاخص اقتصادی آن‌ها مورد مقایسه قرار گرفت. جمع‌بندی نتایج نشان می‌دهد که استفاده از مهاربند بیضی شکل در سازه دو طبقه می‌تواند انطباق بیشتری با هدف این تحقیق داشته باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Seismic Behavior of CBF Frame With Arc Bracing in Different Shapes in Two-Story Structure

نویسنده English

Ashkan KhodaBandehLou
Assistant Professor of the Faculty of Engineering, Civil Engineering Department, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran
چکیده English

A CBF frame is an earthquake-resistant system used in steel structures. The brace of this system can be used in various shapes, such as X-shaped, V-shaped, elbow, etc., each of which can change the behavior of the structure. However, low plasticity, high hardness, absorption, and low seismic energy consumption are among the disadvantages of this system. A seismic design should be such that the structure remains in a linear range without damage during small earthquakes. It will suffer non-structural damage in moderate earthquakes, and it will have structural and non-structural damage during severe earthquakes, but its stability will be maintained with a proper design. The brace can also be quickly and economically modified and strengthened after the earthquake damage. The literature has shown that the use of arc or ellipse braces can act properly in transferring lateral forces and improve the behavior of the structure. In this research, therefore, four models of CBF frames with arch braces in different shapes are proposed to investigate their seismic behavior in a two-story structure. The models designed by the finite element method were subjected to lateral and cyclic loading to compare their bearing capacity, seismic behavior, ductility, seismic energy consumption, behavior coefficient, stiffness reduction, failure mode, and economic index. A summary of the results shows that the use of ellipse braces in the two-story structure can be more compatible with the purpose of this research.

کلیدواژه‌ها English

Steel brace
Ellipse brace
Convergent frame
Abaqus
CBF frame
  • M., Abdullahi. A. (2020). Investigating The Effect Of Deviation From The Center Of Resistance And Stiffness In The Behavior Of Steel Bending Frames. Basic Scientific Research Quarterly, 21 (57), 16-27.
  • A., Dalvand. A., (2017). Investigating The Nonlinear Behavior Of The Dual Steel Bending Frame And Mega Brace System With High Ductility. Asas Scientific Research Quarterly, 18(45), 51-60.
  • M, Sohaili.S, (2021). Analysis Of The Structural Behavior Of The Y-Shaped Convergent Steel Brace System. Construction Engineering And Housing Sciences, 14(3), 47-54.‎
  • A (2019). Introducing And Investigating The Behavior Of A New Steel Brace With The Ability Of Centralization And Energy Consumption. Modares Civil Engineering, 19(1), 117-129.
  • F., Karamati. M. (2017). Improvement Of Long And Irregular Reinforced Concrete Structures With Steel Brace Under Static And Dynamic Nonlinear Analysis. Ferdowsi Civil Engineering, 29(2), 75-92.
  • Ghasemi Jouneghani, H., Haghollahi, A., Moghaddam, H., & Sarvghad Moghadam, A. (2016). Study Of The Seismic Performance Of Steel Frames In The Elliptic Bracing. Journal Of Vibroengineering, 18(5), 2974-2985.
  • Saree El-Atlaq, Sahand And Ali Mohammadian, Ramin And Bafte Chi, Haniyeh And Ghasemi Junqani, Habib, 2017, Investigation And Comparison Of The Hysteresis Behavior Of A Bending-Resistant Frame With An Oval Brace And A Cross And Octagonal Brace System, The 9th National Conference On Structure And Steel, Tehran, Https: //Civilica.Com/Doc/838117.
  • Betraf, Amiri (2017). Investigating The Possibility Of Using Circular Or Elliptical Sections In The Middle Bracing Sheet As A Fuse (Energy Absorber). Science And Engineering Elites, 7(2), 117-140.‎
  • Fanaie, N., & Shirpour, A. (2023, March). Analytical And Numerical Evaluation Of Quarter-Elliptic-Braced Steel Moment Frames (Qeb-Mfs). In Structures (Vol. 49, Pp. 426-442).
  • Jouneghani, H. G., & Haghollahi, A. (2020). Assessing The Seismic Behavior Of Steel Moment Frames Equipped By Elliptical Brace Through Incremental Dynamic Analysis (Ida). Earthquake Engineering And Engineering Vibration, 19, 435-449.
  • Jouneghani, H. G., & Haghollahi, A. (2020). Experimental Study On Hysteretic Behavior Of Steel Moment Frame Equipped With Elliptical Brace. Steel And Composite Structures, 34(6), 891-907.
  • Golshan, M. R., Yousefinezhad, H., Mansoori, B., & Bazaee, A. (2023). Investigating The Finite Elements Of Reinforced Concrete Column Reinforcement Under Cyclic Loading Using NSM Method And FRP Wrap In Different Installation Situations. Journal Of Structural And Construction Engineering, (), -. Doi: 10.22065/Jsce.2023.392039.3076
  • Shi, F., Ozbulut, O. E., & Zhou, Y. (2020). Influence Of Shape Memory Alloy Brace Design Parameters On Seismic Performance Of Self‐Centering Steel Frame Buildings. Structural Control And Health Monitoring, 27(1), E2462.
  • Hoveidae, N., & Radpour, S. (2021). A Novel All-Steel Buckling Restrained Brace For Seismic Drift Mitigation Of Steel Frames. Bulletin Of Earthquake Engineering, 19, 1537-1567.
  • Qian, K., Lan, X., Li, Z., & Fu, F. (2021). Effects Of Steel Braces On Robustness Of Steel Frames Against Progressive Collapse. Journal Of Structural Engineering, 147(11), 04021180.
  • Zhou, Z., Chen, Y., Yam, M. C., Ke, K., & He, X. (2023). Experimental Investigation Of A High Strength Steel Frame With Curved Knee Braces Subjected To Extreme Earthquakes. Thin-Walled Structures, 185, 110596.
  • Zhang, A., & Ye, Q. (2019). Design And Testing Of Prefabricated Steel Frame With An Innovative Re-Centering Energy Dissipative Brace. Engineering Structures, 201, 109791.
  • Bazaee, A., Alidadi Tassoji, H., Golshan, M. R., & Aghamajidi, R. (2022). Optimization Of The Reinforcement Method Of Short Concrete Column With Steel Sheet In Different Shape Patterns By Finite Element Method. Journal Of Concrete Structures And Materials, 7(2), 159-187. Doi: 10.30478/Jcsm.2023.349519.1279
  • Jouneghani, H. G., Fanaie2a, N., & Haghollahi3b, A. (2022). Theoretical Formulation For Calculating Elastic Lateral Stiffness In A Simple Steel Frame Equipped With Elliptic Brace. Steel And Composite Structures, 45(3), 445-462.
  • Feng, R., Lin, J., Mou, X. (2019). Experiments On Hybrid Tubular K-Joints With Circular Braces And Square Chord In Stainless Steel. Engineering Structures, 190, 52-65.
  • Ebadi-Jamkhaneh, M., Rezaei, M., & Ahmadi, M. (2021). Seismic Behavior Of Steel Braced Frames Equipped With Metal Foam. International Journal Of Steel Structures, 21, 1420-1430.

  • تاریخ دریافت 30 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 03 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 20 فروردین 1403