مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی شکنندگی و فروریزش قاب‌های فولادی مهاربندی‌شده با رفتار گهواره‌ای کنترل‌شده با لحاظ اندرکنش خاک – سازه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه عمران، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
2 دانشیار، گروه عمران، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
3 استاد، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
4 استادیار، گروه عمران، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
5 دانشیار، گروه کامپیوتر، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران
10.22065/jsce.2026.590256.4054
چکیده
قاب‌های فولادی مهاربندی‌شده با رفتار گهواره‌ای کنترل‌شده، دارای بلندشدگی کنترل‌شده پایه، کابل‌های پس‌کشیده و فیوزهای قابل تعویض، به‌عنوان سیستم‌های کم‌خسارت لرزه‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. با وجود این، اثر همزمان ارتفاع سازه و اندرکنش خاک–سازه بر شکنندگی و حاشیه ایمنی فروریزش این قاب‌ها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، ارزیابی احتمالاتی فروریزش قاب‌های فولادی گهواره‌ای کنترل‌شده با لحاظ اندرکنش خاک–سازه انجام شد. برای این منظور، قاب‌های ۳، ۶ و ۹ طبقه در دو حالت پای گیردار و دارای اثر اندرکنش خاک- سازه در محیط OpenSeesPy مدل‌سازی شدند. رفتار خاک و پی با استفاده از روش فنرهای وینکلر غیرخطی شبیه‌سازی شد و مدل‌ها تحت ۴۴ مؤلفه افقی رکوردهای حوزه دور بر پایه FEMA P695 تحلیل شدند. منحنی‌های تحلیل افزایشی دینامیکی، منحنی‌های شکنندگی، ظرفیت میانه فروریزش، نسبت حاشیه فروریزش و نسبت حاشیه فروریزش اصلاح‌شده استخراج و و مرد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع سازه، ظرفیت میانه خرابی کاهش یافت؛ به گونه‌ای که در حالت پای گیردار، مقدار شتاب طیفی متناظر با احتمال 50% ( 〖Sa〗_50) قاب ۹ طبقه نسبت به قاب ۳ طبقه در سطوح خرابی کم، متوسط و آستانه فروریزش به‌ترتیب ۷۰، ۶۱ و ۵۷ درصد کمتر بود. اندرکنش خاک–سازه در قاب ۳ طبقه باعث افزایش محدود 〖Sa〗_50 شد، اما در قاب‌های ۶ و ۹ طبقه توانست〖Sa〗_50 را به ترتیب تا ۱۳ و ۱۲ درصد کاهش دهد. همه مدل‌ها معیار پذیرشFEMA P695 را تأمین کردند، ولی در قاب ۹ طبقه، نسبت حاشیه فروریزش (CMR) به میزان ۱۴ درصد و نسبت حاشیه فروریزش اصلاح شده (ACMR ) از ۴۸/۲ به ۱۳/۲ کاهش یافت. بنابراین، در محدوده این مطالعه، اثر اندرکنش خاک – سازه وابسته به ارتفاع بود و با افزایش ارتفاع قاب، فرض پای گیردار به برآورد خوش‌بینانه‌تر ظرفیت خرابی و حاشیه فروریزش منجر شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fragility and Collapse Assessment of Controlled Rocking Steel Braced Frames Considering Soil–Structure Interaction

نویسندگان English

Mohammad Lak 1
Pezhman Fazeli Dehkordi 2
Abdoreza Sarvaghad Moghadam 3
Mohamad Mohamadi Dehcheshmeh 4
Farshad Kiyoumarsi 5
1 PhD Student, Department of Civil Engineering, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
3 Professor, Structural Engineering Research Center, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
5 Associate Professor, Department of Computer Engineering, ShK.C., Islamic Azad University, Shahrekord, Iran
چکیده English

Controlled rocking steel braced frames have been introduced as low-damage seismic systems in which controlled base uplift, post-tensioned cables, and replaceable energy-dissipating fuses provide recentering and energy dissipation mechanisms. However, the combined effects of building height and soil–structure interaction on the fragility and collapse safety margin of these frames have not been sufficiently investigated. In this study, the probabilistic collapse performance of controlled rocking steel braced frames was evaluated by explicitly considering soil–structure interaction. For this purpose, 3-, 6-, and 9-story frames were modeled in OpenSeesPy under two support conditions: fixed-base and soil–structure interaction. The soil–foundation system was simulated using nonlinear Winkler springs, and the models were subjected to 44 horizontal components of the FEMA P695 far-field ground motion set. Incremental dynamic analysis curves, fragility curves, median collapse capacity, collapse margin ratio, and adjusted collapse margin ratio were then extracted and compared. The results showed that the median damage capacity decreased with increasing height. In the fixed-base models, the 〖Sa〗_50 of the 9-story frame was 70, 61, and 57 percent lower than that of the 3-story frame at DS1, DS2, and DS3, respectively. Soil–structure interaction caused a limited increase in 〖Sa〗_50 for the 3-story frame, whereas it reduced 〖Sa〗_50 by up to 13 and 12 percent in the 6- and 9-story frames, respectively. All models satisfied the FEMA P695 collapse acceptance criterion; however, in the 9-story frame, CMR decreased by 14 percent and ACMR decreased from 2.48 to 2.13. Therefore, the fixed-base assumption may overestimate the damage capacity and collapse safety margin of taller controlled rocking frames.

کلیدواژه‌ها English

Controlled rocking steel-braced frame
Soil–structure interaction
Incremental dynamic analysis
Fragility curve
Collapse margin ratio
FEMA P695

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 16 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 09 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مرداد 1405