بررسی اثر استفاده همزمان از مهاربند کمانش‌ناپذیر و میراگر تسلیم‌شونده فلزی بر منحنی‌های ‌شکنندگی قاب فولادی

عامری, مهدی; رهدار, حسینعلی; خاکسفیدی, سمانه

doi:10.22065/jsce.2025.508862.3676

بررسی اثر استفاده همزمان از مهاربند کمانش‌ناپذیر و میراگر تسلیم‌شونده فلزی بر منحنی‌های ‌شکنندگی قاب فولادی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

مهدی عامری ¹

حسینعلی رهدار ²

سمانه خاکسفیدی ²

¹ دانشجو کارشناسی ارشد،دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل ایران

² استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

10.22065/jsce.2025.508862.3676

چکیده

در این پژوهش به بررسی تاثیر عملکرد ترکیب مهاربندهای کمانش‌تاب و میراگر تسلیم شونده بر رفتار منحنی شکنندگی سازه فولادی پرداخته شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، این تحقیق می‌تواند به عنوان یک منبع معتبر در زمینه طراحی و بهینه‌سازی سازه‌های مقاوم در برابر زلزله مورد استفاده قرار گیرد برای این منظور از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه‌زمانی افزاینده و با استفاده از 6 شتابنگاشت، منحنی‌های شکنندگی سازه‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌است. نتایج پژوهش‌ نشان می‌دهد که در تمامی مدل‌ها، استفاده از سیستم ترکیبی میراگر تسلیم‌شونده و مهاربند کمانش‌تاب باعث افزایش مقاومت در برابر فروریزش می‌شود. در سازه سه طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 51،75،38 و 78 درصد در حالت فروریزش 50%، ظرفیت فروریزش سازه افزایش پیدا کرده است و در حالت فروریزش 80% برای سازه سه طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 88،80،86 و 48 درصد ظرفیت فروریزش افزایش پیدا کرده است. برای حالت فروریزش50% ظرفیت فروریزش در سازه 5 طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 47،116،83 و 58 درصد در حالت فروریزش80%، ظرفیت فروریزش سازه افزایش پیدا کرده است. در سازه 10 طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 39،44،37 و 15درصد در حالت فروریزش50% ظرفیت فروریزش افزایش پیدا کرده است. برای سازه 15 طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 57،63،47 و 17درصد در حالت فروریزش80% ظرفیت فروریزش سازه افزایش پیدا کرده است. همچنین در سازه 20 طبقه در حالت جزئی، متوسط، گسترده و کلی به ترتیب 26،51،54 و 17 درصد در حالت فروریزش50% ظرفیت فروریزش سازه افزایش پیدا کرده است. در واقع می‌توان گفت استفاده از این سیستم ترکیبی سبب بهبود رفتار سازه می گردد.

کلیدواژه‌ها

منحنی شکنندگی

فروریزش

مهاربندی

میراگر

آسیب

کمانش‌تاب

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله English

Investigating the effect of simultaneous use of non-buckling brace and metal yielding damper on steel frame fragility curves

نویسندگان English

mehdi ameri ¹

hossein ali rahdar ²

Samaneh Khaksefidi ²

¹ Graduate Student, Dept. of Civil Engineering, Univercity of Zabol, Zabol, Iran

² Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, Univercity of Zabol, Zabol, Iran

چکیده English

In this study, the impact of the performance of a combined system of buckling-restrained braces and yielding dampers on the fragility curve behavior of steel structures has been investigated. Based on the obtained results, this research can serve as a reliable reference in the field of designing and optimizing earthquake-resistant structures. For this purpose, the incremental dynamic analysis (IDA) method was employed using six ground motion records to evaluate the fragility curves of the structures. For the three-story structure, in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, the collapse capacity increased by 51%, 75%, 38%, and 78%, respectively, at the 50% collapse probability level. At the 80% collapse probability level, the collapse capacity for the three-story structure increased by 88%, 80%, 86%, and 48% in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, respectively. For the five-story structure, at the 50% collapse probability level, the collapse capacity increased by 47%, 116%, 83%, and 58% in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, respectively. At the 80% collapse probability level, the collapse capacity for the five-story structure showed significant improvements. In the ten-story structure, at the 50% collapse probability level, the collapse capacity increased by 39%, 44%, 37%, and 15% in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, respectively. For the fifteen-story structure, at the 80% collapse probability level, the collapse capacity increased by 57%, 63%, 47%, and 17% in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, respectively. Similarly, for the twenty-story structure, at the 50% collapse probability level, the collapse capacity increased by 26%, 51%, 54%, and 17% in the partial, moderate, extensive, and complete damage states, respectively. The findings of the study indicate that, in all models, the use of the combined system of yielding dampers and buckling-restrained braces enhances the collapse resistance

کلیدواژه‌ها English

Fragility curves

Collapse

unbuckling bracing

damper

damage

[1] Zhang, C. Zong, S. Sui, Z. and Guo, X. (2023). Seismic performance of steel braced frames with innovative assembled self-centering buckling restrained braces with variable post-yield stiffness. Journal of Building Engineering, Vol. 64, No.7.

[2] Guo, Y.-L. Zhang, B.-H. Zhu, B.-L. Zhou, P. Zhang, Y.-H. and Tong, J.-Z. (2017). Theoretical and experimental studies of battened buckling-restrained braces. Engineering Structures, Vol. 136, 312-328.

[3] Tan, Q. Wu, B. Shi, P. Xu, G. Wang, Z. Sun, J. and Lehman, D.E. (2021). Experimental performance of a full-scale spatial rc frame with buckling-restrained braces subjected to bidirectional loading. Journal of Structural Engineering, Vol. 147, No. 3.

[4] Wu, B. Tan, Q. Shi, P. Wang, Z. Xu, G. Sun, J. and Lehman, D.E. (2021). Substructure modeling and loading-control techniques for the test of a full-scale spatial rc frame with buckling-restrained braces subjected to bidirectional loading. Journal of Structural Engineering, Vol. 147, No. 9, 04021136.

[5] Gholhaki, M. Pachideh, G. Lashkari, R. and Rezayfar, O. (2024). Behaviour of buckling-restrained brace equipped with steel and polyamide casing. Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, Vol. 174, No. 8 , 694-705.

[6] Zhang, S. Guan, Z. Zhou, L. Ye, A. and Alam, M.S. (2024). Theoretical nonlinear force-displacement constitutive model of triangular-plate steel damper. Structures, Vol.12.

[7] Cheraghi, K. Roudsari, M.T. Kiasat, S. and Esfandiari, J. (2024). Numerical and analytical study of the cyclic behavior of adas damper and the effect of axial force on its behavior. Journal of earthquake engineering, Vol,5.

[8] Behnamfar, F. and Almohammad-albakkar, M. (2023). Development of steel yielding seismic dampers used to improve seismic performance of structures: A comprehensive review. International Journal of Engineering, Vol.23, No. 4

[9] Gholhaki, M. and Pachideh, G. (2015). Investigating of damage indexes results due to presence of shear wall in building with various stories and spans. Int J Rev Life Sci, Vol. 5, No. 1, 992-997.

[10] Khosravikhor, A. Gholhaki, M. Rezaifar, O. and Pachideh, G. (2023). Effect of ni-ti shape memory alloy on ductility and response modification factor of spsw systems. Steel and Composite Structures, Vol. 48, No. 3, 353-365.

[11] Pachideh, G. Gholhaki, M. and Kafi, M. (2020). Experimental and numerical evaluation of an innovative diamond-scheme bracing system equipped with a yielding damper. Steel and Composite Structures, Vol. 36, No. 2, 197-211.

[12] Pachideh, G. Kafi, M. and Gholhaki, M. (2020) Evaluation of cyclic performance of a novel bracing system equipped with a circular energy dissipater. in Structures, Elsevier. Vol. 28, No. Issue1, 467-481.

[13] Olia, S.S. and Saffari, H. (2024). A novel slit damper configuration to enhance ductility and seismic behavior of concentrically braced frames, Structures, Vol.32, No.,6.

[14] Ke, K. Chen, Y. Zhou, X. Yam, M.C. and Hu, S. (2023). Experimental and numerical study of a brace-type hybrid damper with steel slit plates enhanced by friction mechanism. Thin-Walled Structures, Vol. 182, No., 110249.

[15 ]Golmoghany, M.Z. and Zahrai, S.M. (2021). Improving seismic behavior using a hybrid control system of friction damper and vertical shear panel in series. in Structures, Elsevier. Vol. 31, No. Issue, 369-379.

[16] Chang, H.-Y. and Chiu, C. (2011). Performance assessment of buckling restrained braces. Procedia Engineering, Vol. 14, No., 2187-2195.

[17] De Risi, R. Goda, K. and Tesfamariam, S. (2019). Multi-dimensional damage measure for seismic reliability analysis. Structural safety, Vol. 78, 1-11.

[18] Ramirez, C.M. Lignos, D.G. Miranda, E. and Kolios, D. (2012). Fragility functions for pre-northridge welded steel moment-resisting beam-to-column connections. Engineering Structures, Vol. 45, 574-584.

[19] Li, T. Men, J. Zhang, Q. Li, J. and Huang, C.-H.(2024). Seismic fragility and resilience assessment of steel frame with replaceable t-stub connection components. Engineering Structures, Vol. 314, 118396.

[20] Tajmalian, A. and Yazdiyan, Sh. (2019). Evaluation of seismic fragility of steel structures isolated with frictional pendulum separators under remote field earthquakes. Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE), Vol. 7, No. 295-114.

[21] Dabiri, H. Faramarzi, A. Dall’Asta, A. Tondi, E. and Micozzi, F. (2022). A machine learning-based analysis for predicting fragility curve parameters of buildings. Journal of Building Engineering, Vol. 62, No., 105367.