مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی شکنندگی و تاب‌آوری لرزه‌ای قاب‌های فولادی مهاربندی‌شده مجهز به آلیاژ حافظه‌دار شکلی با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد لارستان، دانشگاه آزاد اسلامی، لارستان، ایران
10.22065/jsce.2026.590770.4063
چکیده
استفاده از مهاربندهای مجهز به آلیاژ حافظه‌دار شکلی، به دلیل قابلیت خودمرکزگرایی و کاهش تغییرشکل‌های پسماند، می‌تواند عملکرد لرزه‌ای قاب‌های فولادی را بهبود دهد؛ با این حال، نادیده‌گرفتن اندرکنش خاک و سازه ممکن است به برآورد نادقیق ظرفیت، شکنندگی، ایمنی فروریزش و تاب‌آوری منجر شود. در این پژوهش، اثر اندرکنش غیرخطی خاک و سازه بر قاب‌های فولادی مهاربندی‌شده مجهز به آلیاژ حافظه‌دار شکلی در سه ارتفاع ۳، ۶ و ۹ طبقه بررسی شد. قاب‌ها در دو حالت پایه صلب و با لحاظ اندرکنش خاک و سازه مدل‌سازی شدند و پاسخ آن‌ها با تحلیل دینامیکی افزایشی تحت ۴۴ مؤلفه رکورد دور از گسل ارزیابی گردید. منحنی‌های شکنندگی بر اساس سطوح خرابی HAZUS استخراج شد و عملکرد فروریزش با نسبت حاشیه فروریزش تعدیل‌شده بررسی گردید. نتایج نشان داد که اندرکنش خاک و سازه در اغلب موارد ظرفیت لرزه‌ای را کاهش و آسیب‌پذیری را افزایش می‌دهد، هرچند شدت اثر آن به ارتفاع قاب وابسته است. نسبت حاشیه فروریزش تعدیل‌شده در قاب‌های ۳ و ۹ طبقه به‌ترتیب حدود ۳۰ و ۲۴ درصد کاهش یافت، در حالی‌که در قاب ۶ طبقه حدود ۱۳ درصد افزایش مشاهده شد. قاب ۹ طبقه معیار پذیرش FEMA P695 را تأمین نکرد که علت اصلی آن گسیختگی بخش‌های آلیاژ حافظه‌دار شکلی بود. همچنین در سطح خطر MCE، اندرکنش خاک و سازه شاخص تاب‌آوری قاب ۹ طبقه را حدود 5/10 درصد کاهش داد و زمان بازیابی را به ۴۳۸ روز افزایش داد. بنابراین، کنترل تقاضای کرنش آلیاژ حافظه‌دار شکلی و درنظرگرفتن شرایط خاک و فونداسیون برای ارزیابی ایمنی و تاب‌آوری ضروری است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fragility and Seismic Resilience of Shape Memory Alloy–Braced Steel Frames considering Soil – Structure Interaction

نویسندگان English

Ahya Malekpour 1
Behzad Eftekhar 2
Mohammad Karkon 2
1 PhD Candidate, Department of Civil Engineering, Lar.C., Islamic Azad University, Larestan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Lar.C., Islamic Azad University, Larestan, Iran
چکیده English

The use of braces equipped with shape memory alloys (SMAs), owing to their self-centering capability and ability to reduce residual deformations, can improve the seismic performance of steel frames. However, neglecting soil–structure interaction (SSI) may lead to inaccurate estimates of capacity, fragility, collapse safety, and resilience. This study evaluates the effects of nonlinear SSI on 3-, 6-, and 9-story SMA-braced steel frames modeled under fixed-base and SSI conditions. The frames were subjected to incremental dynamic analysis using 44 far-field ground-motion components. Fragility curves were developed based on HAZUS damage states, and collapse performance was assessed using the adjusted collapse margin ratio. The results show that SSI generally reduces seismic capacity and increases vulnerability, although its effect depends on frame height. The adjusted collapse margin ratio decreased by about 30% and 24% for the 3- and 9-story frames, respectively, while it increased by about 13% for the 6-story frame. The 9-story frame did not satisfy the FEMA P695 acceptance criterion, mainly due to fracture of SMA segments. At the MCE level, SSI reduced the resilience index of the 9-story frame by about 10.5% and increased the recovery time to 438 days. Therefore, controlling the strain demand of shape memory alloy components and considering soil–foundation conditions are essential for safety and resilience assessment.

کلیدواژه‌ها English

Shape memory alloy brace
Soil–structure interaction
Seismic resilience Incremental dynamic analysis
Fragility curve
Collapse margin ratio
BNWF model

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 20 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 03 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 14 مرداد 1405