جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "x brace" در نشریات گروه "عمران"
تکرار جستجوی کلیدواژه «x brace» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
با توجه به تجربه های بدست آمده از زلزله های گذشته، نیاز به سازه ای که بعد از وقوع زلزله، خسارت و زیان کمتری داشته و به آسانی قابل تعمیر باشد، امری ضروری است. یکی از روش های استهلاک انرژی لرزه ای و داشتن سازه ای تعمیرپذیر بکارگیری سیستم مهاربند الاکلنگی است. در این مطالعه به بررسی اثر استفاده از مهاربند الاکلنگی به همراه میراگر ویسکوز مایع در بهبود شکنندگی لرزه ای سازه ها پرداخته شده است. مهاربند الاکلنگی با اضافه کردن میراگر ویسکوز مایع تشکیل شده است. مجموعه این سیستم در پایه سازه نصب و در دو حالت اتصال کابل ها به طبقه اول و طبقه آخر مورد بررسی قرار گرفته است. برای مطالعات عددی مدل سازه ای سه طبقه برشی با رفتار غیرخطی در نظر گرفته شده است. سازه های مورد بررسی در حالت کنترل نشده و مجهز به سیستم مهاربند-الاکلنگ-میراگر تحت ارتعاش 60 رکورد زلزله توصیه شده در آیین نامه های لرزه ای با مشخصات و محتوای فرکانسی متفاوت قرار گرفته اند. نتایج حاصل از تحلیل های دینامیکی تحت تحلیل رگرسیون قرار گرفته تا رابطه بین شدت تحریک زلزله و پاسخ سازه حاصل شده و نیاز لرزه ای سازه تخمین زده شود. در نهایت منحنی های شکنندگی به ازای سطوح عملکردی خفیف، ملایم، وسیع، و کامل به ازای سه معیار عملکردی شامل نسبت دریفت اعضای سازه ای، نسبت دریفت اعضای غیرسازه ای حساس به دریفت و شتاب اعضای غیرسازه ای حساس به شتاب، تعیین و با هم مقایسه شده اند. نتایج حاکی از عملکرد موثر سیستم مهاربند-الاکلنگ-میراگر در بهبود شکنندگی لرزه ای سازه های مورد مطالعه است، به طوریکه شکنندگی به میزان 35% کاهش یافته است.کلید واژگان: مهاربند الاکلنگی, میراگر ویسکوز, منحنی شکنندگی, تحلیل دینامیکی, قاب های برشیAccording to the experiences gained from past earthquakes, the need for a structure that has less damage and can be easily repaired after an earthquake is essential. One of the methods of depreciating seismic energy and having a repairable structure is to use the rocking brace system. In this study, the effect of using swing brace along with liquid viscous damper in improving the seismic fragility of structures has been investigated. The swing brace is formed by adding a liquid viscous damper. The set of this system has been installed at the base of the structure. For numerical studies, a three-story shear structural model with nonlinear behavior is considered. The examined structures in an uncontrolled state and equipped with a brace-swing-damper system have been subjected to the vibration of 60 earthquake records recommended in the seismic regulations with different specifications and frequency content. The results of dynamic analyzes are subjected to regression analysis to obtain the relationship between the intensity of earthquake excitation and the response of the structure and to estimate the seismic demand of the structure. Finally, the fragility curves for mild, mild, extensive, and complete performance levels for three performance criteria including drift ratio of structural members, drift ratio of non-structural members sensitive to drift and acceleration of non-structural members sensitive to acceleration have been determined and compared. The results indicate the effective performance of the brace-swing-damper system in improving the seismic fragility of the studied structures, so that the fragility has decreased by 35%.Keywords: Swing Brace, Viscous Damper, Fragility Curve, Dynamic Analysis, Shear Frames
-
در این مقاله پس از مطالعه رفتار مهاربند های کمانش ناپذیر و قاب خمشی با مطالعات عددی سعی بر حل مشکل استفاده از مهاربند های لوزی شکل شده است. با توجه به اینکه رفتار مهاربند کمانش ناپذیر در فشار و کشش نسبتا مشابه است؛ می تواند نیروی نامتعادل کننده را در سیستم مهاربندی لوزی شکل برطرف کند. باتوجه به انعطاف معماری که سیستم لوزی شکل مهاربند در سازه ایجاد می کند این سیستم با مهاربند کمانش ناپذیر می تواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. ترکیب این سیستم با قاب خمشی به عنوان یک سیستم دوگانه به منظور بررسی امکان استفاده از مهاربند های لوزی شکل در سیستم قاب خمشی بتنی باعث کاهش تغییرشکل های ماندگار در حالت سیستم دوگانه می شود که مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مجموعه ای از ساختمان ها در سه سیستم سازه ای قاب خمشی بتنی، قاب دوگانه با مهاربند کمانش ناپذیر و قاب ساده ساختمانی با مهاربند کمانش ناپذیر طبق آیین نامه های معتبر مربوطه، تحلیل و طراحی شده است. آنالیز پوش آور و تاریخچه زمانی تحت زلزله های دور از گسل انجام شده است. زلزله های اعمالی به g35/0 مقیاس شده اند. منحنی های ظرفیت، برش پایه و مفاصل تشکیل شده در نقطه هدف قاب خمشی بررسی و مطالعه گردیده است. افزودن مهاربند کمانش ناپذیر به قاب خمشی بتنی و استفاده به صورت دوگانه ظرفیت سازه را افزایش داد. این افزایش، ناشی از اندرکنش قاب خمشی بتنی و مهاربند کمانش ناپذیر به صورت دوگانه است که در سازه های مورد بررسی از 84٪ افزایش ظرفیت در سازه 4 طبقه تا 94٪ افزایش ظرفیت در سازه 12 طبقه اتفاق افتاده است. همچنین میزان جذب برش توسط قاب خمشی در حالت غیر خطی نسبت به مهاربند ها کاهش پیدا کرد. استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر باعث تعمیر پذیری سازه شده است؛ زیرا که در سازه بتنی قاب خمشی و سازه مفصلی خرابی ها به ترتیب در تیرها و اندکی در پای ستون ها تمرکز داشتند ولی در سازه با مهاربند کمانش ناپذیر دوگانه خرابی ها عمدتا به مهاربندها انتقال یافت که به راحتی تعویض پذیرند.از عوامل دیگر کاهش هزینه، کاهش تغییر شکل های ماندگار سازه است. همین موضوع باعث کاهش هزینه های تعمیر و بازسازی در سازه می شود. بررسی ها از تشکیل مفاصل نشان دادند که در وسط ستون ها مفصلی به جهت مهاربند لوزی شکل تشکیل نشده اند.
کلید واژگان: مهاربند کمانش ناپذیر, پوش آور, قاب خمشی بتنی, قاب دوگانه, قاب مفصلی, تغییر شکل باقیماندهDue to the mechanical behavior of brb braces and concrete frames differing, combining these shows complex behavior in a seismic. It can be used to dual system Brb-Rcf in a concrete moment frame to Improve structural responses. Considering that the behavior of the BRB brace in compression and tension is similar; It can solve the unbalanced force in the Double-K bracing system. The desirability of the Double-K arrangement and its combination with the RCF system as a dual system should be investigated in order to investigate the possibility of using Double-K braces in the RCF system and reducing residual deformations in the case of the dual system. For this purpose, a series of buildings have been analyzed and designed in three structural systems: Rcf, dual frame with brb brace, and bare frame with brb brace according to relevant valid regulations. The pushover and time history analysis have been done, and the capacity curves, base shear, and residual deformation have been investigated and studied. Adding brb braces to the concrete moment frame and dually using them increased the structure's capacity. In the studied structures, from 84% increase capacity in 4-story structure to 94% increase capacity in 12-story structure. This increase is due to the interaction of the concrete moment frame and the brb braces in a dual system. Also, the use of brb braces has made the structure repairable. Because in the concrete structure of the moment frame and the bare frame, the failures were concentrated in the beams and a little in the columns, respectively, but in the structure with Brb-Rcf, the losses were mainly transferred to the braces, which are easily replaceable. Also, the reduction of residual deformation of the structure reduces causes the cost of repair and reconstruction in the structure. Investigations on the formation of hinge showed Due to the Double-K brace that no hinge was formed in the middle of the columns. the losses were mainly transferred to the braces, which are easily replaceable. Also, the reduction of residual deformation of the structure reduces causes the cost of repair and reconstruction in the structure. It was also observed that the structure in combination with the brace in the Brb-Rcf system is designed more economically and with fewer consumables. It is shown in the structure of 8, 4 & 12 story; that the base shear has increased in the frames with brb braces and this increase has been greater in the dual system due to the bending frame and the brb braces. Also, in the hinge, it was observed that the failures of the double structure were less and the types of failures were better according to the replaceability. In general, due to less failure and more base shear that the dual system structure has, it can be said that the stiffness and resistance due to the interaction of the bending frame and the non-buckling brace has increased, which is the result of the good performance of the dual structure. By comparing the base shear, the suitability of these values with the bearing analysis is clear, so that there also the results showed the increase of the base shear due to the interaction of the frame and the non-buckling brace.
Keywords: BRB brace, pushover, RCF System, Dual System, Bare frame, residual deformation -
The passive control of the structure with bracing system is one of the new methods of structural engineering. Indicators such as the span length and the story height have important effects on the steel structure performance during an earthquake. Determining the relationship between various geometric indicators and the seismic performance of structure leads to better design and reduction of damages during an earthquake. In the current research, a 5-story steel frame with Gate brace was designed with Sap2000 software. The K index was defined as the ratio of the span length to the story height. Three different values of K equal to 1, 2 and 3 were defined in the modelling of the structure. The structures were analyzed by the modal time history analysis method under the accelerometers of Kobe (near-fault) and El Centro (far-fault). The results showed that in the near-fault area, Modal damping energy and base shear force have a direct relationship with the K index. The mentioned 2 seismic parameters, in the far-fault area, do not have a clear relationship with the K index. Also, parameters such as acceleration, roof displacement, brace axial force, story displacement, column shear force and the support reaction force do not have a clear relationship with the K index in the near-fault and far-fault areas.Keywords: Gate Brace, NEAR-FAULT, Far-Fault, Modal Time History Analysis, Seismic Parameters
-
بررسی فروریختگی پیش رونده ی قابهای مهاربندی شده با بادبند زانویی در سازه های فولادی تحت بار آتش سوزیدر این تحقیق به بررسی فروریختگی پیش رونده قاب های مهاربندی شده با بادبند زانویی در سازه های فولادی تحت بار آتش سوزی بر اساس روش مدل سازی نرم افزاری پرداخته شد. به منظور انجام تحقیق قاب های فولادی 3 و 6 و 9 طبقه، با سیستم بادبندی زانویی هم محور و برون محور به شکل هشتی در نظر گرفته شد و با استفاده از روش نرم افزاری SAP و ABAQUS تحلیل و بررسی گردید. در این خصوص در ابتدا با مدل سازی قاب ها در نرم افزار SAP، قاب ها تحلیل و طراحی گردید و مقاطع قاب ها مشخص شد. در ادامه قاب در نرم افزار ABAQUS تحت بار آتش سوزی تحلیل شد. سپس بعد از مشخص شدن المانهای بحرانی، مجددا در نرم افزار SAP قاب بدون و با حذف المان های بحرانی به صورت پی در پی تحت بار حریق تحلیل شد تا میزان انرژی نمونه قاب ها در هر حالت بررسی و مقایسه شود. براساس مطالعه انجام شده بر روی قاب با بادبند زانویی برون محور و هم محور مشخص گردید که نوع بادبند برون محور تاثیر بسیار قابل توجهی را بر کاهش انرژی قاب در مقایسه با سیستم بادبندی هم محور داشته است. قاب های 3 و 6 و 9 طبقه با بادبند برون محور زانویی، انرژی به ترتیب در حدود 35 و 50 و 65 درصد کمتر از قاب با بادبند هم محور زانویی را در خلال وقوع حریق و در بازه زمانی کل آن داشته است.کلید واژگان: فروریختگی پیش رونده, سازه فولادی, بادبند زانویی, بار آتش سوزی, استهلاک انرژیIn this research, the progressive collapse of braced frames with knee braces in steel structures under fire load was investigated based on the software modeling method. In order to carry out the research 3, 6 and 9-story steel frames with coaxial and off-axis knee bracing systems were considered in the shape of inverted-V and were analyzed and analyzed using the software method and ABAQUS and SAP software. In this regard, at first, the frames were analyzed and designed by modeling the frames in SAP software, and the sections of the frames were determined. In the following, the frame was analyzed in ABAQUS software under the fire load. the frame without and with the removal of the critical elements was analyzed successively under the fire load in the SAP software to check and compare the energy of the frame samples in each case based on the results obtained from the analysis. Based on the study conducted on the frame with off-axis and coaxial knee bracing, it was determined that the bracing type of off-axis had a significant effect on reducing the energy of the frame compared to the coaxial bracing system. The 3,6 and 9-storyframes with off-axis knee bracing had 35%, 50% and 65% less energy than the frames with coaxial knee braces during the fire and in the entire time period.Keywords: Progressive Collapse, Steel Structure, Knee Brace, Fire Load, Energy Dissipation
-
The use of modern steel braces is one of the ways to increase the lateral stiffness of the structure. Comparing and determining the advantages of braces helps structural designers to make a good design. Therefore, in the present paper, the 2-story steel structure (2D) is designed with finite element method (FEM) and ABAQUS software. Steel frames are seismically improved with Rhombus, V and Inverted V braces. Structures are seismically evaluated during modal analysis in the frequency domain. The results show that the Rhombus brace reduces von mises stress (0.68%), displacement (to a small amount) and eigenfrequency (11.85%) in the steel frame. Rhombus brace has the best seismic performance compared to V and Inverted V braces during modal analysis in the frequency domain.Keywords: Concentrically Brace, Rhombus Brace, Finite Element Method, ABAQUS Software
-
Innovative braces in steel structures aim to improve the performance, resilience, and efficiency of buildings under various loads, such as seismic activity. Different types of braces are designed and used in the building according to the seismic needs of the structure. Considering the importance of modern bracing systems, in this research, a 10-story steel structure was modelled with Abaqus software and finite element method (FEM). Steel structures have three types of bracing systems including (a) inverted v braced frame (IVBF), diagonal braced frame (DBF) and (c) proposed parabolic braced frame (PPBF). The structures were subjected to the El Centro earthquake for 25 seconds using the implicit dynamic method. Seismic indexes investigated include von-mises stress, total displacement and total acceleration in the structure and displacement-time, acceleration-time and base shear-time diagrams. The results showed that the proposed parabolic bracing system has a very good performance and has better seismic criteria compared to diagonal braces and reverse v braces. The proposed bracing has greatly increased the power of the steel structure in the dissipation of the earthquake force. The proposed parabolic bracing system can be used as a new bracing system in steel structures.Keywords: Steel Structure, Parabola Brace, Finite Element Method, Implicit Dynamic Analysis, Seismic Performance
-
خرپا پیچیده سازه ای است متشکل از واحدهای مثلثی که از اتصال اجزای باریک و بلند که در انتها با مفصل به یکدیگر متصل شده اند ساخته می شوند. این گونه سازه ها به دلیل توانایی انتقال نیرو در فواصل و دهانه های بلند بین تکیه گاه، کاربرد وسیعی در سازه های ساختمانی و صنعتی دارند. نیروی اعضای خرپاهای مبهم و پیچیده بر خلاف خرپاهای ساده و مرکب، تنها با استفاده از معادلات تعادل قابل محاسبه نمی باشد. در سال های گذشته از روش های هنبرگ و کار مجازی که از اصول تحلیلی مشابهی تبعیت می نمایند برای تحلیل و محاسبه نیروی اعضای خرپاهای مبهم استفاده شده که در این روش ها برای محاسبه نیروی اعضا می بایست خرپاهای پیچیده را دوبار تحلیل نماییم که محاسبات آن ها بسیار طولانی و وقت گیر می باشد. در روش جدید ارایه شده در این مقاله، دیگر نیازی به تحلیل دو و یا چند باره خرپای پیچیده نبوده و در زمان کوتاه تر و با نوشتن معادلات تعادل کمتر و با یک بار تحلیل سازه، نیروی اعضای خرپای مبهم بدست می آید. از دیگر مزایای این روش جدید، کنترل محاسبات انجام شده در هر مرحله بصورت مستقل می باشد. این روش علاوه بر خرپاهای پیچیده معین، توانایی تحلیل خرپاهای پیچیده نامعین و قاب های مفصلی ساده با مهاربندهای همگرا را نیز دارد که سایر روش ها این قابلیت را دارا نمی باشند. در این روش جدید نیروی همه اعضا با یک بار تحلیل خرپا بدست می آید.
کلید واژگان: خرپای پیچیده, تحلیل سازه, معادلات تعادل, قاب ساختمانی ساده, مهاربند همگراA complex truss is a structure consisting of triangular units made up of long, narrow components that are joined at the end by a joint. Such structures are widely used in construction and industrial structures due to their ability to transmit force in long distances and spans between supports. The force of members of complex trusses, unlike simple and compound trusses, cannot be calculated using equilibrium equations alone. In recent years, Henneberg and virtual work methods that follow similar principles have been used to analyze and calculate the force of members of obscure trusses, in order to calculate the force of the members, the complex trusses have to be analyzed twice, their calculations are very long and time consuming. In this new method, there is no need to analyze the complex truss two or more times, and in a shorter time by writing less equilibrium equations and with one analysis structure, the force of the complex truss members is obtained. Another advantage of this new method is the control of calculations performed in each step independently. In addition to certain complex trusses, this method also has the ability to analyze indeterminate complex trusses and so simple hinged frame with concentrated brace, which other methods do not have this capability. This new method the force of all members is obtained with one analysis of complex truss.
Keywords: Complex Truss, Structure Analysis, Equilibrium equations, Simple Frame Structure, Concentrated Brace -
The structural systems used in mid-rise buildings are being developed quantitatively and qualitatively to increase their resistance against gravity and lateral forces. Also, extensive studies are being conducted regarding the introduction and application of new structural systems in mid-rise structures in order to improve the behavior of the structure and reduce the risks caused by the effect of lateral forces. In this regard, in recent years, the use of a structural system with a bracing system has attracted the attention of many engineers and researchers. On the other hand, sometimes due to architectural limitations and the inappropriate location of the building, there is a possibility of torsional irregularity in them, and this issue can be seen in most buildings. X, diagonal and chevron (V, inverted V, combination of V and inverted V and combination of X and diagonal) bracing systems have not been done in mid-rise structures. Therefore, in this study, the investigation and comparison of X bracing system, single diagonal bracing and chevron in mid-rise structures is discussed. In order to achieve the goals of this project, a 10-story structure with a combined system of moment frame and X, diagonal and chevron bracing is modelled in ABAQUS software. The obtained results showed that FM10-V-Ʌ-bracing and FM10-Ʌ-bracing models have the best performance in displacement and base shear, respectively in comparison with a reference model. The higher the stiffness of a structure, the less likely it is to damage and destroy its non-structural components due to less plasticity and displacement; But in case of failure, the destruction will be sudden and severe.Keywords: seismic behavior, X brace, Diagonal brace, Chevron Brace, Mid-rise structure
-
امروزه با پیشرفت تکنولوژی جوشکاری و افزایش استفاده از سازه های فولادی در ساختمان ها، علی الخصوص ساختمان های بلندمرتبه، ضرورت تطابق فرآیند ساخت سازه با فرآیند تحلیل سازه بیش از پیش آشکار می باشد. در سازه های فولادی با سیستم قاب خمشی دوگانه همراه با مهاربندی همگرا (CBF)، به دلیل اینکه قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل بارهای ثقلی و بارهای لرزه ای زمان ساخت می باشد، مهاربندهای کل سازه می تواند به صورت طبقه به طبقه همزمان با نصب اسکلت و یا در پایان ساخت کل اسکلت قاب خمشی نصب شوند. این موضوع با استفاده از تحلیل متعارف که در آن فرض می شود کل سازه در یک لحظه ساخته و سپس کلیه بارها به آن اعمال می شود، قابل بررسی و مطالعه نیست. لذا در این تحقیق اثرات ساخت مرحله ای بر قاب های فولادی دوگانه دارای مهاربند همگرای X مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در این راستا مدل های سه بعدی 5، 10، 15، 20 و 25 طبقه از قاب های مذکور تحت تحلیل بارافزون و پروتکل های بارگذاری چرخه ای قرار گرفتند. سپس پارامترهایی نظیر کوتاه شدگی ستون ها و نیروی محوری ستون ها تحت بار مرده، تغییر مکان و برش پایه نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، سختی جانبی موثر سازه، مقاومت نهایی جانبی و میزان اتلاف انرژی تحت پروتکل های بارگذاری چرخه ای بررسی شدند. از این تحقیق نتیجه گردید که ساخت مرحله ای می تواند موجب افزایش حداکثر %9/17 در نیروی محوری ستون میانی ناشی از بار مرده، افزایش حداکثر %8/3 در تغییر مکان نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، افزایش حداکثر %3/8 در برش پایه نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، افزایش حداکثر %4/18 در مقاومت نهایی جانبی سازه و نیز افزایش حداکثر %3/4 در سختی جانبی موثر شود. همچنین ساخت مرحله ای تاثیر قابل توجهی بر نیروی محوری ستون های گوشه و ستون های دهانه مهاربندی ناشی از بار مرده و نیز میزان اتلاف انرژی ناشی از پروتکل های بارگذاری چرخه ای نخواهد داشت.
کلید واژگان: تحلیل ساخت مرحله ای, تحلیل متعارف, کوتاه شدگی ستون, قاب خمشی, مهاربند X, بارگذاری چرخه ایNowadays, with the advances in welding technology and increased use of steel structures in the construction of buildings, especially high-rises, the necessity of matching the construction procedure with the structure analysis procedure has become more evident. In steel structures with moment-resisting frame-concentrically braced frame (MRF-CBF) dual systems, as the moment-resisting frame can individually withstand gravity and seismic loads during construction, the braces can be installed on a story-by-story basis simultaneous with the installation of the moment frame or after its complete construction. This issue cannot be investigated and studied using ordinary analysis, where it is assumed that the entire structure is built at once, and then all the involved loads are applied to the completed structure. Accordingly, this research investigated the effects of staged construction on MRF-CBF dual systems with X brace. In this regard, 3D models with 5, 10, 15, 20, and 25 stories incorporating MRF-CBF dual system were first generated and subjected to pushover analysis under cyclic loading protocols. Subsequently, parameters such as column shortening and column axial forces under dead load, displacement and base shear corresponding to the first plastic hinge formation, effective lateral stiffness, ultimate lateral strength, and energy dissipation of the structure under cyclic loading protocols were investigated. From the obtained results, it was concluded that staged construction could lead to maximum increases of 17.9% in the axial forces in internal columns due to dead load, 3.8% in the displacement corresponding to the first plastic hinge formation, 8.3% in the base shear corresponding to the first plastic hinge formation, 18.4% in the ultimate lateral strength, and 4.3% in the effective lateral stiffness. Also, staged construction was not found to significantly affect the axial forces in corner and braced-bay columns due to dead load and the energy dissipation under cyclic loading protocols.
Keywords: Staged construction analysis, Ordinary analysis, Column shortening, moment-resisting frame, X brace, cyclic loading -
Journal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 4, 2023, PP 151 -161Progressive collapse studies generally assess the performance of the structure under gravity and blast loads, while earthquakes may also lead to the progressive collapse of a damaged structure. In this study, the progressive collapse response of concentrically braced dual systems with steel moment-resisting frames was assessed under seismic loads through pushover analysis using triangular and uniform lateral load patterns. Two different bracing types (X and inverted V braces) were considered, and their performances were compared under different lateral load patterns using the nonlinear static alternate path method recommended in the Unified Facilities Criteria (UFC) guideline. Eventually, the seismic progressive collapse resistance of models was compared to their progressive collapse response under gravity loads. These studies showed that models under the seismic progressive collapse loads satisfied UFC acceptance criteria and limited rehabilitation objective. The structures had better performance under seismic progressive collapse than models under gravity loads because of more resistance, ductility, suitable load redistribution, and more structural elements that participated in load redistribution. Furthermore, despite studies on progressive collapse under gravity loads, the dual system with X braces showed better progressive collapse performance (more resistance, residual reserve strength ratio and ductility) under seismic loads than the model with inverted V braces.Keywords: Seismic progressive collapse, Dual system, Concentric brace, Alternate path method, Nonlinear static analysis
-
سیستم های سازه ای متداول با بهره گیری از روش های طراحی لرزه ای بر اساس شکل پذیری طراحی و اجرا می شوند. در این سیستم های سازه ای، ساختمان پس از وقوع زلزله بزرگ، به دلیل تجربه کردن تغییر مکان های ماندگار قابل توجه، غیر قابل استفاده یا نیازمند تعمیرات زیاد و زمان بر می شود. به همین دلیل، امروزه استفاده از سیستم های سازه ای با آسیب محدود رو به گسترش است. تاکنون مطالعات محدودی در زمینه ترکیب سیستم های سازه ای خسارت محدود انجام شده است. لذا هدف از این تحقیق، معرفی یک سیستم سازه ای جدید ترکیبی خسارت محدود و همچنین مقایسه آن با یک سیستم متداول قاب خمشی فولادی دوگانه می باشد. در این سیستم پیشنهادی، از اتصال پس کشیده کابلی برای اتصالات تیرها و ستون ها به منظور تامین خودمرکزی و از اتصال لغزشی اصطکاکی نامتقارن در مهاربند برای تامین اتلاف انرژی، استفاده شده است. به منظور ارزیابی عملکرد لرزه ای این سیستم پیشنهادی، از مدل های صحت سنجی شده اتصالات پس کشیده و مهاربند لغزشی و از نرم افزار اپنسیس بهره برداری شد. دو قاب خمشی فولادی دوگانه شش طبقه، چهار دهانه مشابه که یکی از آنها براساس سیستم پیشنهادی مجهز شده است با استفاده از تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده تحت 10 رکورد زلزله (5 رکورد حوزه دور و 5 رکورد حوزه نزدیک) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در انتها برای درک بهتر از عملکرد قاب خمشی دوگانه و قاب خمشی با اتصالات خاص، نمودارهای شکنندگی آنها در سطوح عملکردی مختلف با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهدکه افزودن اتصال پس کشیده کابلی و اتصال لغزشی اصطکاکی نامتقارن به قاب خمشی فولادی دوگانه، باعث کاهش جابجایی نسبی طبقات، جابجایی نسبی ماندگار طبقات و در نتیجه کاهش قابل ملاحظه آسیب پذیری آن می شود. لذا اجرای این سیستم پیشنهادی به منظور کاهش تغییرشکل ماندگار پس از و قوع زلزله در ساختمان ها توصیه می گردد.
کلید واژگان: آسیب محدود, مرکزگرا, پس کشیده, مهاربند لغزشی, تحلیل دینامیکی افزایشی, منحنی شکنندگیRegular structural systems have been designed based on supplying sufficient ductility in seismic events, which lead to considerable permanent deformation after major earthquakes. Buildings with Large permanent deformation usually are unusable or require extensive repairing. Therefore, low damage structural systems are recently focused. The present study aimed at introducing a new self-centering structural system having frictional sliding in their braces. It is compared with common dual steel moment frames. In the proposed system, post-tensioned cable is used in beam to column connections to provide self-centering. The frictional sliding connections in the braces are utilized as well, to provide energy dissipation capability for the system. Connections are modeled in OpenSees software and validated using previous experimental results. Then, Incremental dynamic analyses are carried out on some frame models under some real earthquake records. Then, their fragility curves are achieved for different performance levels and compared with those of regular dual systems. The results indicate that supplying post-tensioned cables and frictional sliding connections in dual moment frames, reduces the inter story drift, permanent relative displacement and vulnerability of the frames. Therefore, construction of such system for new buildings is recommended, regarding its high performance in earthquakes and repairability after intensive seismic events.
Keywords: Low damage structures, Self-Centering, post-tensioned, sliding brace, IDA, Fragility curve -
امروزه بطور گسترده ای سازه های مهاربندی شده خارج از مرکز برای جذب انرژی زلزله با استفاده از المان تیرپیوند روی تیرها بکار گرفته می شوند. عملکرد این سیستم به صورت تسلیم المان تیرپیوند در هنگام زلزله و جذب انرژی توسط این المان و ایمن شدن سازه اصلی تعریف شده است. طول تیرپیوند به عنوان پارامتر موثر بر نوع رفتار تیرپیوند بصورت برشی یا خمشی بیان شده است، که تعیین کننده عملکرد لرزه ای و میزان جذب انرژی زلزله توسط این المان در این نوع قاب های مهاربندی شده است. در این تحقیق با استفاده از تحلیل های دینامیکی افزایشی روی قاب های فولادی تحت رکوردهای دور از گسل و با انجام مراحل مدلسازی در نرم افزارPython نسخه 3.8 و استفاده از کتابخانه OpenSeesPy ، متغیرهای خرابی و اعتماد قاب ها مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق دو نمونه قاب 6 و 12 طبقه با تغییر در طول تیرپیوند برشی از 40/0، 60/0و 80/0مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که رفتار تیرپیوند متاثر از خصوصیات رکورد زلزله است و میزان ظرفیت دوران تیرهای پیوند با طول یکسان برای رکوردهای مختلف زلزله متفاوت بدست آمده است. نتایج تحلیل دینامیکی افزایشی روی قاب های مذکور با طول تیرهای پیوند متفاوت نشان می دهد که طول تیرپیوند برشی کوتاه در قاب های با ارتفاع متوسط منتج به رفتار لرزه ای بهتری شده است و باید طول بهینه مناسب تیرپیوند پس از ارزیابی لرزه ای تحت رکورد های مختلف انتخاب گردد. حداکثر شتاب فروریزش میانه در این تحقیق برای قاب های 6 طبقه در طول تیرپیوند 60/0 متر 10/5 و برای قالب 12 طبقه در طول تیرپیوند 60/0 متر 20/4 برابر شتاب گرانش زمین بدست آمده است.کلید واژگان: تحلیل شکنندگی, تیرپیوند برشی, قاب فولادی با مهاربند برون محور, تحلیل دینامیکی افزایشی, رکوردهای زلزله دور از گسلToday, extensively eccentrically braced structures are used to absorb seismic energy using link beam elements on beams. The function of this system is defined as yielding this beam elements during an earthquake and remaining safety and elastic of other structure elements. The length of the link beam is expressed as an effective parameter determining the type of behavior of it as shear or flexure, which determines the seismic performance and the amount of seismic energy absorbed by this element in this type of braced frames. In this research, using incremental dynamic analysis on steel frames under far field records and by performing modeling steps in Python version 3.8 and using of OpenSeesPy documentation, the variables of failure and frame reliability have been investigated. In this research, two samples of 6 and 12-story frames with changes the link beam length from 0.4, 0.6 and 0.8 m have been studied. The results show that the behavior of link beams is affected by the characteristics of the earthquake record and the capacity of the link beams with the same length is various for each record. The results of incremental dynamic analysis on the mentioned frames with different link lengths have shown that the length of short shear link beam in medium height frames has resulted in better seismic behavior and the optimal length of the link beam should be selected after seismic evaluation under different records. The maximum acceleration of the median collapse in this research has been obtained for 6-story frames and the link with 0.6 m length is 5.10, and for 12-story frame with the link of 0.6 m length, 4.20 times the acceleration of the earth's gravity.Keywords: Fragility Analysis, Shear Link Beam, Eccentrically Brace, Incremental Dynamic Analysis, Far Field Records
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 2 (پیاپی 107، تابستان 1401)، صص 107 -120یکی از روش های بهسازی لرزه ای در سازه های بتن آرمه، استفاده از مهاربندهای فولادی می باشد. در این پژوهش چهار سازه بتن آرمه با دو پلان متفاوت در دو حالت 10 و 15 طبقه موردبررسی قرار می گیرند. سازه های موردنظر به صورت هم زمان دارای نامنظمی هندسی در پلان و همچنین نامنظمی در ارتفاع از نوع طبقه نرم می باشند. رفتار لرزه ای سازه های دارای ترکیبی از انواع نامنظمی ها به صورت هم زمان کم تر در گذشته موردتوجه قرار گرفته است که در این تحقیق موردمطالعه قرار می گیرد. با توجه به پیچیدگی رفتار سازه های نامنظم در برابر زلزله و همچنین الزام آیین نامه ای، در طراحی و ارزیابی مدل های اولیه از تحلیل های استاتیکی خطی، دینامیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی استفاده شده است و نتایج حاصل از روش های مختلف تحلیل در پیش بینی پاسخ لرزه ای سازه های اولیه و همچنین سازه های بهسازی شده مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده از سازه های اولیه و سازه های تقویت شده، حاکی از آن است که استفاده از هر دو نوع مهاربند فولادی زیگزاگی و ضربدری موجب ارتقای قابل توجه عملکرد لرزه ای سازه ها شده است که البته در حالت استفاده از مهاربندهای زیگزاگی عملکرد لرزه ای مناسب تری در سازه بهسازی شده مشاهده گردید. مقایسه نتایج آنالیزهای خطی و غیرخطی روشن نمود اگرچه روش های خطی تا حدودی در پیش بینی حداکثر تغییر مکان در بام سازه موفق عمل می نمایند، تغییر مکان طبقات میانی سازه ها و همچنین الگوی تغییر شکل سازه را ممکن است به صورت صحیح پیش بینی ننمایند.کلید واژگان: ارزیابی عملکرد لرزه ای, سازه بتن آرمه, نامنظمی در پلان و ارتفاع, مهاربند فولادی, تحلیل های غیرخطیJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 2, 2022, PP 107 -120One of the seismic retrofitting methods in concrete structures is the use of steel bracing. The present paper attempts to investigate the seismic response of 4 reinforced concrete structures with 10 and 15 stories and two different plans. The structural models are geometrically irregular in plan and they also have vertical structural irregularities due to the soft story. In this study, the seismic response predicted using different linear and nonlinear analysis methods are compared for the case of structures with combinations of irregularities in plan and height. The effect of combinations of irregularities has not been studied in the past and is not considered in current seismic design provisions.Keywords: Seismic performance assessment, Reinforced concrete structure, Plan, elevation irregularities, Steel brace, Non-linear analyses
-
تاثیر استفاده از بادبند کمانش تاب در ساختمانهای فولادی به منظور دسترسی به سطح عملکرد خدمات رسانی بی وقفه بررسی شده است. ابتدا صحت سنجی با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس صورت گرفته است. در گام بعدی، به مطالعه پارامتریک آن پرداخته و حساسیت سنجی بادبند کمانش تاب انجام شده است. سپس مدلسازی در فضای دوبعدی بادبند و آنالیز لرزه ای (تاریخچه-زمانی) قاب های دارای بادبند تحت رکوردهای مختلف شتاب نگاشت انجام شده است. خروجی های گرفته شده بر اساس نتایجی بود که در قابهای بادبندی دارای اهمیت بود و این نتایج و خروجی ها و انتخاب پارامترها نیز بر اساس مطالعات پژوهش های گذشته زمینه قابهای دارای بادبندانتخاب شده است. پارامترهای این پژوهش دهانه، ابعاد عضو -شعاع، شکل هندسی عضو، نوع بادبند، اثرات تعداد طبقات و طول دهانه در قاب دارای بادبند BRB انتخاب شده است. نتایج بر اساس نمودارهای پوش آور و تاریخچه-زمانی و دریفت نسبی طبقات استخراج شده از مدل های عددی ارایه شده است. نتایج نشان داد که پارامتری که بیشترین تاثیر در شاخص سختی و شکل پذیری را دارد پارامتر سطح مقطع و پارامتری که بیشترین تاثیر در شاخص مقاومت را دارد پارامتر هندسه مقطع می باشد. با تغییر هندسه مقطع ازدایره به مربع بادبند BRBF ، درصد نسبی کاهش سختی 2 درصد، درصد نسبی کاهش مقاومت 16 درصد و درصد نسبی کاهش شکل پذیری 10 درصد حاصل گردید. با تغییر نوع بادبند از CBF به BRBF، درصد نسبی افزایش سختی ما بین 30 تا 62 درصد، درصد نسبی افزایش مقاومت بین 63 تا 69 درصد و درصد نسبی افزایش شکل پذیری بین 12 تا 30 درصد حاصل گردید. میزان دریفت بام تحت زلزله های مختلف، در قاب BRB 4، 8 و 12 طبقه در محدوده 19/1 تا 51/1 برابر حاصل شده است. شاخص های سختی و مقاومت نهایی و شکل پذیری با افزایش دهانه کاهش، با افزایش سطح مقطع افزایش و با افزایش ارتفاع کاهش یافته است.کلید واژگان: بادبند کمانش تاب, بادبند همگرا, تحلیل تاریخچه-زمانی, اجزای محدود, سطح عملکردThe main direction of this research is the effect of using buckling buckle in steel buildings in order to achieve the IO level. The validation has been done by using Abaqus software. After validating the 3D simulation of the BRB braces, its parametric study is performed and the sensitivity of the buckling buckle brace is performed. The modeling phase in 2D bracing space and seismic analysis (history-time) of braced frames was performed under different acceleration mapping records. The parameters of this research are the opening member-radius dimensions, geometric shape of the member, type of brace, The effects of the number of floors and the length of the opening in the frame with BRB brace. The results are presented based on pushover diagrams and time-history and relative drift of stories. The results showed that the parameter that has the most impact on the hardness and ductility index is the cross-sectional area and the parameter that has the most impact on the strength index is the cross-sectional geometry. By changing the cross-sectional geometry from the circle to the square of the BRBF brace, relative percentage reduction in stiffness, strength and ductility were obtained 2%, 16% and 10%, respectively. By changing the type of brace from CBF to BRBF, the relative percentage of increase in stiffness was between 30 to 62%, the relative percentage of increase in strength was between 63 to 69% and the relative percentage of increase in ductility was between 12 to 30%. The amount of drift roof in the analysis of time history under different earthquakes, in BRB 4, 8 and 12 floors in the range of 1.19 to 1.51 times has been achieved. Hardness and ultimate strength and ductility indices decreased with increasing opening, decreased with increasing cross section and decreased with increasing height.Keywords: BRB, Concentric brace, Time-history analysis, Finite elements, performance level
-
در این پژوهش عملکرد لرزه ای قاب های دارای مهاربند همگرای ویژه بزرگ مقیاس با نسبت دهانه های متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد؛ برای این منظور هشت سازه چهار و هشت طبقه با قاب مهاربندی همگرای ویژه به شکل محیطی و با پیکربندی ضربدری متعارف و ضربدری بزرگ مقیاس با نسبت دهانه های متفاوت، به صورت سه بعدی طراحی شدند، سپس یک قاب مهاربندی از آن ها به شکل دوبعدی با در نظر گرفتن آثار مرتبه دوم بخش ثقلی حذف شده از طریق ستون متکی، در OpenSees مدل سازی شد. نهایتا به منظور بررسی عملکرد لرزه ای سازه ها و انجام تحلیل دینامیکی فزاینده، 14 شتاب نگاشت حوزه دور از گسل با توجه به ویژگی های محل احداث بنا انتخاب شدند. بررسی نتایج تحلیل ها با توجه به گزارش NIST GCR 10-917-8 و دستورالعمل Hazus در شاخص حداکثر دریفت بین طبقات، مقایسه منحنی های شکنندگی و مقایسه پریود و وزن سازه ها، بیانگر این است که در قاب های مهاربندی همگرای ویژه در صورت مساوی بودن نسبت دهانه ها، مهاربند ضربدری بزرگ مقیاس عملکرد مناسب و صرفه اقتصادی دارد و در صورت متفاوت بودن نسبت دهانه ها، استفاده از مهاربند ضربدری بزرگ مقیاس عملکرد مناسب تری از مهاربند ضربدری متعارف داشته و از نظر اقتصادی هم بسیار به صرفه تر است. برای نمونه در سازه های هشت طبقه و در نسبت دهانه 5/1 وزن نمونه دارای مهاربند ضربدری بزرگ مقیاس، حدود 20 درصد کمتر از سازه مشابه با مهاربند ضربدری متعارف است. همچنین زمان تناوب قاب های با مهاربند ضربدری متعارف حدود 20 تا 30 درصد از سازه های با مهاربند بزرگ مقیاس بیشتر است که بیانگر سختی بسیار زیاد مهاربندهای بزرگ مقیاس می باشد.
کلید واژگان: تحلیل دینامیکی فزاینده, قاب مهاربندی همگرای ویژه, مهاربند بزرگ مقیاس, منحنی شکنندگی, زلزله حوزه دور از گسلIn this study the seismic performance of special concentrically mega braced frames with different spans ratio is investigated; For this purpose, eight configurations of four and eight-story structures with special concentrically braced frame were designed in three dimensions, with conventional X and mega brace configurations with different spans ratio, then a braced frame of them was modeled in OpenSees in two dimensions, taking into account the second-order effects of the removed gravitational section, through a leaning column. Finally, in order to investigate the seismic performance of structures and perform incremental dynamic analysis, 14 far field earthquakes were selected according to the characteristics of the construction site. Evaluation of analysis results according to NIST GCR 10-917-8 report and Hazus Technical Manual in maximum inter story drift ratio, comparison of fragility curves and comparison of period and weight of structures, indicates that in special concentrically mega braced frames, if the spans are equal, mega braces has a suitable and economical performance, and if the ratio of spans is different, the use of mega braces has a better performance than conventional X braces and is much more economical. For example, in eight-story structures with an span ratio of 1.5, the weight of the structure with mega brace is about 20% less than the similar structure with conventional X brace. Also, the main period of frames with conventional X braces is about 20 to 30% longer than structures with mega braces, which indicates the higher stiffness of mega braces.
Keywords: Incremental dynamic analysis, Special concentrically braced frame, Mega brace, Fragility curve, Far field earthquake -
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و دوم شماره 1 (پیاپی 106، بهار 1401)، صص 1 -12
در این مقاله، قابلیت اعتماد اعضای لوله ای تشکیل دهنده مهاربندهای افقی یک سازه جکت، در برابر گسیختگی ناشی از اعمال تنش بیش از حد مجاز، ارزیابی می شود. به منظور تعریف شرایط گسیختگی، روابطی که توسط ویرایش 21 آیین نامه API RP 2A-WSD برای کنترل مقاومت اعضای لوله ای تحت ترکیب نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی پیشنهاد شده است، ملاک عمل قرار می گیرد. در این مطالعه، پارامترهای تاثیرگذار روی مقاومت عضو و همچنین نیروهای داخلی به عنوان متغیرهای تصادفی در نظر گرفته شده و توابع احتمال حاکم بر این نیروها شامل نیروی محوری فشاری و لنگرهای خمشی داخل و خارج صفحه، برای یک سکوی جکتی تیپ در شرایط دریایی خلیج فارس استخراج می گردد. برای مدل سازی بارهای محیطی از اطلاعات مربوط به وضعیت دریایی منطقه پارس جنوبی استفاده شده و نتایج روش های مختلف تحلیل قابلیت اعتماد شامل MVFOSM، HL-RF و MCS مقایسه می شوند. در نهایت، بر مبنای نتایج به دست آمده از تحلیل قابلیت اعتماد، روابطی برای تعیین ضرایب اطمینان مناسب در طراحی اعضای لوله ای تشکیل دهنده مهاربندهای افقی یک سازه جکت، برحسب شاخص قابلیت اعتماد هدف و احتمال گسیختگی هدف پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: سکوی شابلونی (جکتی), ضریب اطمینان, عضو لوله ای, مهاربند افقی جکت, تحلیل قابلیت اعتمادJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:52 Issue: 1, 2022, PP 1 -12In the present paper, the reliability of tubular members used in the horizontal braces of an offshore jacket structure against the failure induced by the presence of stresses higher than the allowable values is evaluated. In order to define the failure criteria, equations proposed by the 21th edition of API RP 2A-WSD (2007) for the design of tubular members under the combined axial pressure and bending are used. In this study, internal forces of the tubular members and the parameters involved in the member strength are considered as random variables and the probability distribution functions governing these forces including the axial compressive force and in-plane and out-of-plane bending moments are derived for a typical jacket-type platform installed in the Persian Gulf. For the modeling of environmental loads, information available on the sea states in the South Pars region has been used and the results of three different methods of reliability analysis including MVFOSM, HL-RF, and MCS are compared. Finally, based on the results of reliability analysis, a set of equations are proposed for the determination of suitable safety factors for designing the tubular members in horizontal braces of a jacket structure as a function of target reliability index and target failure probability.
Keywords: Jacket-type platform, Safety Factor, Tubular member, Horizontal brace, reliability analysis -
Structural control systems are used to reduce structural damage in earthquakes. These systems have developed significantlyover the last few decades. They can be broadly classified into three categories: 1) Passive control system in which structures are equipped with devices that do not require an external energy source. 2) Active control systems in which the structures are equipped with processing and transmission sensors and in which there are devices that need an external energy source to work, and 3) Semi-active control system to change There are structural properties that require little external energy. In the present review article, we have tried to fully evaluate this field of study by evaluating four valid articles in the field ofevaluating the effects of energy consuming dampers in steel frames. The results of the studies showed that the presence of various dampers including new submersible metal dampers, hybrid, viscoelastic, submersible strip wave and two-level submersible torque has caused the performance indicators of the steel frame, including; Shear strength, displacement of structural floors, energy, hysterical performance (hysteresis curve), etc., which indicates the performance of the structure,has been improved and in all evaluated indicators, the structure hasincreased the level of performance.
Keywords: Steel Frame, Damper, Yielding Brace, Passive Control, Hysteresis Curve -
از روش های موثر مقابله با اثرات زمین لرزه بر سازه استفاده از سیستم جداساز لرزه ای است. در این مقاله عملکرد سازه های نامتقارن جداسازی شده فولادی با سیستم های مهاربندی مختلف تحت اثر مولفه های افقی و قایم بررسی شده است. بدین منظور 3 نوع سیستم مهاربندی شورون، ضربدری و زیپر در سازه های 5 و 10 طبقه با ایجاد نامتقارنی 10% و 20% درصدی ناشی از خروج از مرکزیت جرمی تحت اثر مولفه های قایم و افقی زلزله مطالعه گردید. تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی با 7 شتاب نگاشت منتخب حوزه نزدیک انجام شده است. ابتدا سازه متقارن در دو حالت پایه ثابت و جداسازی شده تحلیل شد و سپس اثر نامتقارنی در دو حالت خروج از مرکزیت جرمی 10% و 20% در سازه های مورد نظر مورد مقایسه قرار گرفت. متوسط مقدار نیروی برشی، دریفت و دوران طبقات و انرژی ورودی به سازه، پارامترهای مورد بررسی در این مقاله هستند. با افزایش خروج از مرکزیت جرمی سازه میزان جذب انرژی ورودی سازه توسط جداساز کاهش و برش پایه افزایش یافته است. در میان سیستم های مهاربندی متخلف، انرژی جذب شده توسط سیستم جداساز در سازه با مهاربند زیپر 53% افزایش یافته و میزان برش پایه 80% کاهش داشته است. بر اساس نتایج تحلیل، جداسازی از پایه در سازه با مهاربند ضربدری در حالت متقارن و نامتقارن جرمی، سبب کاهش بیش از 70% دوران طبقات نسبت به سایر سیستم های مهاربندی شده است.
کلید واژگان: جداساز لرزه ای, سازه نامتقارن جرمی, مهاربندی زیپر, مهاربندی شورن, مهاربندی ضربدریOne of the effective methods to reduce the impact of earthquakes on structures and improve the seismic performance of structures is the use of seismic isolation system. In this paper, the seismic performance of asymmetric isolated structures with different bracing systems under near-fault strong ground motions is investigated. Nonlinear dynamic analysis are performed under the simultaneous application of horizontal and vertical components of seismic acceleration. For this purpose, three types of chevron, cross and zipper bracing systems in 5 and 10-story structures with 0%, 10% and 20% mass eccentricity have been studied. Nonlinear time history analysis is performed by seven selected accelerogram. First, the symmetrical structure was analyzed in fixed and isolated base states. Then, the asymmetric effect on two eccentricity cases 10% and 20% in the target structures was compared. The average of shear force, drift and rotation of floors and input energy to the structure are the parameters studied in this paper. With an increasing eccentricity of the structure, the energy absorption by the isolator is reduced and the base shear is increased. Among the different bracing systems, the energy absorbed by the isolation system in the structure with zipper bracing increased by 53% and the base shear rate decreased by 80%.Based on the analysis results, base-isolation in the structure with cross-bracing in symmetrical, and asymmetric has caused a reduction of more than 70% of the floor rotation compared to other bracing systems.
Keywords: seismic isolator, asymmetric structures, cross brace, chevron brace, zipper brace -
In order to design buildings against earthquakes, it is necessary to get comprehensive information about their behavior against the forces induced by earthquakes. According to the structural codes, the designed structures should not be damaged against light or moderate earthquakes so that the members should have sufficient strength and safety while they should be a ductile complex with a proper structural configuration against sever earthquakes to dissipate the forces caused by ground motions. In the design of steel buildings, use of moment-resisting frames in combination with braces is a seismic-resistant system. One of these system is the dual steel moment-resisting frames with zipper braces. In this research, the seismic performance of the moment-resisting frame with zipper brace system has been studied and its performance has been compared to the performance when the chevron bracing system is used. Three 4-story, 8-story and 12-story buildings have been selected as representatives for low-rise, mid-rise and high-rise buildings, respectively and then they have been modeled by SAP2000 software and finally, their seismic performances have been evaluated using time history analysis. The structural responses have been compared as comparing the relative displacement of the stories (story drift), the maximum displacement of roof, and the formation of plastic hinges in the members. The results of current study show that using a zipper member decreases both overall displacement of the structure and the damage index so that it directs formation of plastic hinges from horizontal and vertical members toward diagonal members.
Keywords: Dual Steel Moment-Resisting Frame, Zipper Brace, Chevron Bracing System, History Analysis, SAP2000 -
وقتی سازه ای در معرض زلزله قرار می گیرد بسته به شدت زلزله ممکن است به کل تخریب شود یا کاملا سالم باقی بماند و یا برخی از اعضای آن از حالت پایداری خود خارج شود و در هر صورت ممکن است خسارتی به آن وارد شود. خسارت وارده را می توان در کمتر شدن میزان سختی یا افزایش میزان نرمی و تغییر مکان بام و با تغییر مکان نسبی طبقات سازه و انرژی هیسترزیس مشاهده کرد. در سالیان اخیر، با پیشرفت های مهندسی سازه-زلزله، ارتقای دانش و تجربه در مورد رفتار لرزه ای سازه ها، روش های نوینی برای ارزیابی رفتار لرزه ای سازه ها پیشنهاد شده اند که برای بیان میزان کمی و کیفی خسارت، نیازمند تعریف شاخص های خسارت می باشد. در این مقاله، عملکرد قاب 10 طبقه با سه سیستم مقاوم جانبی قاب خمشی، مهاربندهای همگرا و کمانش تاب از دیدگاه تیوری شاخص خسارت لرزه ای بررسی شده است. شاخص های خسارت مدنظر نظیر تغییرمکان نسبی، پارک-انگ، انرژی، تغییرشکل، رافایل و میر و گسیختگی تحت زلزله های حوزه نزدیک گسل براساس تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی با استفاده از نرم افزار SeismoStruct 2018 محاسبه و مقایسه شده اند. بنابراین می توان عملکرد لرزه ای سیستم های مذکور را تحت زلزله های حوزه نزدیک گسل به درستی بررسی نمود. نتایج نشان داد که مقادیر شاخص خسارت برای قاب دارای مهاربند کمانش تاب در محدوده ی خرابی محدود بوده است و عملکرد آن در قیاس با دو سیستم دیگر مناسب تر می باشد.
کلید واژگان: قاب خمشی, مهاربند همگرا, مهاربند کمانش تاب, تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی, شاخص خسارتWhen a structure is exposed to an earthquake, depending on the severity of the earthquake, it may be completely destroyed or remain completely intact, or some of its members may become out of their stable state, and in any case, it may be damaged. The damage can be seen in decreasing the stiffness or increasing the softness and shifting the roof and by changing the drift of stories and hysteresis energy. In recent years, with advances in structural-earthquake engineering, advancing knowledge and experience about the seismic behavior of structures, new methods for evaluating the seismic behavior of structures have been proposed to express a damage amount and the quality of the damage requires the definition of the indicators of the damage. In this paper, the performance of a 10-story frame with three suitable lateral systems of moment frame (MF), concentric brace (CBF) and buckling restrained brace (BRBF) is investigated from the theoretical point of view of seismic damage index. Damage indices such as Drift, Park-Ang, Energy, Deformation, Roufaiel and Meyer and Banon Failure under near-fault earthquakes are calculated and compared based on nonlinear dynamic time history analysis using SeismoStruct 2018 software. Therefore, the seismic performance of these systems under near fault earthquakes can be properly investigated. The results showed that the values of the damage index BRBF were in the limited range and its performance is more appropriate compared to the other two systems.
Keywords: Moment Frame, Concentric brace, Buckling Restrained Brace, Nonlinear Dynamic Time History Analysis, Damage index
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.