Seismic Performance of Concentrically Steel Braced Frames with Eccentric Gusset Plates

Document Type : Original Article

Authors

1 Assistant Professor Department of Civil Engineering - University of Mohaghegh Ardabili

2 Ardabil Provincial Government

3 Assistant Professor, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

Abstract

Different types of the lateral-load resisting systems to deal with lateral forces entering the building are used in buildings such as the concentrically braced frames (CBFs). The application of the concentrically braced frames is welcomed due to its lateral stiffness and other benefits. In accordance with the regulations, the brace axis should meet at the intersection point of the column centroid and the beam centroid axes. In many cases, the eccentric gusset plates at the connection of the brace and the beam are observed in the concentrically braced frames. Therefore, in this paper, the effect of the eccentricities at the connection of braces on the behavior of the CBFs including the in-plane and out-plane eccentricities of the gusset plate by finite element method is investigated in order to determine the optimal performance of the structure when the if the failure of the regulations observes. Hence, 11 models are used to determine the margin of confidence for non-observance of the rules of the regulations in the frames with Eccentric Gusset Plates using the Abacus software. The results show that the effect of the in-plane eccentricities is far more unfavorable than the out-plane eccentricities and there is little margin of confidence for non-observance of the rules of the regulations.

Keywords

Main Subjects


1 [ علی پور، م.ه.، چوکار، ل. ) 1396 ،) ” اثر کاهش مقطع مهاربند بر نمودار بار افزون قاب های فولادی با مهاربندهای همگرا “ ، سازه و فولاد،
شماره بیست و یکم، ص. 5 - 13 .
[ 2 [ کاتبی، ج.، کهریزی، م.، عابدی، ح. ) 1393 ،) ” بررسی تاثیر ورق اتصال بادبند بر صلبیت اتصال ساده تیر و ستون در قابهای با مهاربندی
همگرا “ ، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل.
[3] Hosseini Hashemi B., Behnamfar F. and Ranjbaran F. (2008), “Effects of Local Eccentricity of Connecting Braces on Nonlinear Behavior of Steel Concentric Brace Connections”, Journal of Seismology and Earthquake Engineering, Vol. 10, pp. 91-99.
[4] Zahrai S.M. and Bolandi H. (2014), “Towards Lateral Performance of CBF with Unwanted Eccentric Connection: A Finite Element Modeling Approach”, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 18, pp. 1421-1428.
[ 5 [ تقینیا، م . ع . ، جمالی، س. م . ، صادقآذر، م . ( 1391 ،) ” بررسی عملکرد لرزهای صفحه اتصال مهاربند تحت بارهای چرخهای در قابهای
مهاربندی شده همگرای ویژه “، سومین کنفرانس ملی سازه و فولاد و اولین کنفرانس ملی سازههای سبک فولادی ) LSF (، انجمن سازههای
فولادی ایران، تهران.
[ 6 [ علیپور، م.، آقاکوچک، ع.ا. ) 1389 (، ارزیابی رفتار لرزهای قابهای مهاربند همگرای طراحی شده بر اساس ضوابط لرزهای آییننامهای “ ،
اولین کنفرانس ملی سازه و فولاد، انجمن سازههای فولادی ایران، تهران.
[ 7[ رزاقی، ج.، صدایی سولا، ا. ) 1390 ،) ” ارزیابی تاثیر اتصالات بادبندها در رفتار لرزهای سازههای فولادی “، ششمین کنگره ملی مهندسی
عمران، دانشگاه سمنان، سمنان.
[ 8 [ غلامپور، س.، یدالهی، ی.، همدانی، ح. ) 1389 ،) ” مقایسه عددی تئوری ویتمور و آستانهاصل در اتصالات گاستپلیت “، اولین کنفرانس
منطقهای مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائمشهر، قائمشهر.
[9] Mahmoudi M. and Zaree M. (2011), “Evaluating the Over Strength of Concentrically Braced Steel Frame Systems Considering Members Post-Buckling Strength”, International Journal of Civil Engineering, Vol. 9, pp. 57-62.
[10] Tremblay R. (2001), “Seismic Behavior and Design of Concentrically Braced Steel Frames”, AISC Engineering Journal, Vol. 38, pp. 148-166.
[11] Whittaker A.S., Bertero V.V. Thompson, C.L. and Alonso, L.J. (1991), “Seismic Testing of Steel Plate Energy Dissipation Devices”, Earthquake Spectra, Vol. 7, pp. 563-603.
[12] AISC (2010), “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”, American Institute of Steel Construction, Chicago, IL.
[13] Lehman, D. E., Roeder, C. W., Herman, D., Johnson, S., and Kotulka, B. (2008), “Improved Seismic Performance of Gusset Plate Connections”, Journal of Structural Engineering, Vol. 134, pp. 890-901.
[14] Roeder, C.W., Lumpkin, E.J., and Lehman, D.E. (2011), “Journal of Constructional Steel Research”, Journal of Structural Engineering, Vol. 67, pp. 1760-1772.
[ 15 [ اثنی عشری، ع.، محب خواه، ا. ) 1395 ،) ” ارزیابی تاثیر صلبیت ورق اتصال مهاربند در رفتار لرزه ای قابهای مهاربندی ویژه “ ، سازه
و ساخت، شماره سه، ص. 128 - 142 .
[ 16 [ وزارت راه و شهرسازی، دفتر مقررات ملی ساختمان. ) 1392 (، مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمانهای فولادی.