-
قاب های مهاربندی شده برون محور از لحاظ سختی و شکل پذیری رفتاری بینابین قاب خمشی و مهاربند هم محور دارند. به این منظور لازم است طراحی مهاربند و تیر پیوند به نحوی انجام گیرد که در مرحله غیرخطی، تنها تیر پیوند جاری شود. بررسی های میدانی صورت گرفته پس از زلزله سرپل ذهاب نشان می دهد علی رغم اینکه قاب های دارای مهاربند برون محور طراحی نشده و اشکالات اجرایی زیادی دارند، سازه پایداری خود را حفظ کرده است. در این پژوهش با استفاده از مدل سازی یکی از ساختمان های آسیب دیده در زلزله سرپل ذهاب به صورت یک قاب سه طبقه چهار دهانه در نرم افزار ایتبس، رفتار سازه در دو حالت با و بدون دیوار پرکننده مطالعه شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد وجود دستک قطری دیوار پرکننده موجب کاهش نیروی محوری مهاربندها و کاهش نیروی برشی و لنگر خمشی تیر پیوند می شود. دیوار پرکننده همچنین موجب کاهش تغییرمکان، افزایش سختی و کاهش پریود قاب با مهاربند برون محور می گردد. لذا در چنین شرایطی که اشکالات متعددی در طراحی و اجرای تیر پیوند و مهاربند وجود دارد، اتصال دیوار پر کننده به سازه در حفظ پایداری قاب با مهاربندهای برون محور در زلزله سرپل ذهاب نقش مهمی را ایفا کرده است. در این شرایط اگر دیوار پرکننده وجود نمی داشت، رفتار لرزه ای سازه بحرانی تر می شد و حتی احتمال فروریزش سازه وجود می داشت. بنابراین برای قاب با مهاربند برون محوری که به درستی برای بار زلزله طراحی شده است، چسباندن دیوار پرکننده به قاب باعث اختلال در رفتار شکل پذیر مطلوب این سیستم سازه ای می شود.
کلید واژگان: مهاربند برون محور, دیوار پرکننده, زلزله سرپل ذهاب, تحلیل خطیThe Behavior of eccentrically braced frame (EBF) in terms of stiffness and ductility is between moment resisting frame and concentrically braced frame. EBF should be designed in such a way that yielding is only concentrated in the link beam at the non-linear stage. Field survey after the Sarpol-e Zahab earthquake shows that despite several defects in structural design and construction of EBFs, they have remained stable. In this study, one of the damaged buildings in the Sarpol-e Zahab earthquake, in the form of a three-story four-bay frame was modeled in Etabs and its seismic behavior in two cases; with and without infill walls was studied. The results of the analyses show that the presence of diagonal struts of infill walls reduces the axial force of the braces, the shear force, and the bending moment of the link beams. Infill walls also reduce lateral displacement and period of EBF, and they increase the lateral stiffness. Therefore, in the condition that there are several defects in the design and construction of link beams and braces, connecting the infill walls to the structure has a positive achievement. In this condition, if there were not infill walls, there would be a possibility of structural collapse.
Keywords: Eccentrically braced frame, Infill wall, Sarpol-e Zahab earthquake, Linear analysis -
مهمترین هدف در طراحی سیستم مهاربند برون محور این است که در زمان زلزله، تنها تیر پیوند جاری شده و سایر اعضا در حالت الاستیک باقی بمانند. در زلزله سرپل ذهاب مشاهده گردید علی رغم اینکه قاب های دارای مهاربند برون محور طراحی نشده و اشکالات اجرایی زیادی دارند ولی به دلیل آثار مثبت دیوارهای پرکننده سازه پایداری خود را حفظ کرده است. در این پژوهش یکی از ساختمان های آسیب دیده در زلزله سرپل ذهاب به صورت یک قاب سه طبقه چهار دهانه، با و بدون دیوار پرکننده تحلیل شده است. در حالتی که دیوار پرکننده به سازه متصل نیست، سه حالت؛ طراحی مهاربند و تیر پیوند طبق آیین نامه، تنها طراحی تیر پیوند طبق آیین نامه و طراحی هیچیک از مهاربند و تیر پیوند بر اساس آیین نامه مورد بررسی قرار گرفته است و در حالتی که دیوار پرکننده به سازه متصل است، وضعیت سازه موجود که در آن ضوابط آیین نامه در هیچیک از اعضای مهاربند و تیر پیوند رعایت نگردیده است مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نمودار پوش آور هر چهار حالت می توان نتیجه گرفت که اتصال دیوار به سازه باعث افزایش شدید سختی، مقاومت و جذب انرژی شده و تا حد زیادی اشکالات مربوط به ضعیف بودن تیر پیوند و مهاربند را جبران کرده است. در این شرایط اگر دیوار پرکننده وجود نمی داشت، رفتار لرزه ای سازه بحرانی تر می شد و حتی احتمال فروریزش سازه وجود می داشت.
کلید واژگان: مهاربند برون محور, دیوار پرکننده, زلزله سرپل ذهاب, تحلیل غیرخطی, تیر پیوندThe most important goal in designing eccentrically braced frame (EBF) is that only link beam yields during the earthquake and other structural members remain elastic. Field survey after the Sarpol-e Zahab earthquake shows that despite several defects in structural design and construction of EBFs, due to positive effects of infill walls, they have remained stable. In this study, one three-story steel building with EBF system that was damaged in the Sarpol-e Zahab earthquake, was studied. This building was nonlinearly analysed as a three-story four-bay frame with and without infill walls in Etabs. In the condition that infill walls are not connected to the structure, three cases including case one: design of braces and link beams according to the code, case two: only design of link beams according to the code, and case three: neither design of braces nor design of link beams according to the code were studied. In the condition that infill walls are connected to the structure the existing structure, in which neither the braces nor the link beams are designed according to the code, was considered as case four. Based on the pushover diagram of all four cases, it can be concluded that connecting the infill walls to the structure causes increase in stiffness, strength and energy absorption and it almost compensates the weakness of link beams and braces. In this condition, if there were not infill walls, there would be a possibility of structural collapse.
Keywords: Eccentrically Braced Frame, Infill wall, Sarpol-e-Zahab earthquake, Nonlinear Analysis, Link beam -
امروزه با افزایش حملات تروریستی در نزدیکی اماکن شهری، طراحی ساختمان ها در مقابل بار های ناشی از انفجار به خصوص در برخی ساختمان های حساس و شریان های حیاتی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. هنگامی که یک انفجار رخ می دهد، انتشار امواج در فضا می تواند منجر بروز خسارات شدید در سازه و به خطر افتادن جان افراد شود. با توجه به اینکه سازه های فولادی موجود به طور معمول بر اساس بارهای ثقلی و لرزه ای مورد طراحی قرار گرفته اند نیاز است عملکرد این سازه ها تحت بارهای ناشی از انفجاری مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله مطالعات عددی بر روی مدل های سازه ای 3 بعدی با تعداد طبقات مختلف 3، 5 و10 دارای سیستم های قاب خمشی ویژه (SMF)، مهاربند هم محور(CBF) و مهاربند برون محور(EBF) صورت گرفته است. مدل ها بر اساس دستورالعمل UFC 3-340-02 در 2 سطح مختلف بار انفجاری مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته اند. مقادیر دوران مفاصل پلاستیک، نسبت شکل پذیری، سطوح عملکرد و تغییرات نیروی محوری، نیروی برشی، لنگر خمشی اعضا برای کلیه مدل ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند سیستم مهاربند برون محور نسبت به سایر سیستم ها عملکرد بهتری در برابر بار های ناشی از انفجار از خود نشان می دهد.
کلید واژگان: انفجار, سازه فولادی, قاب خمشی ویژه, مهاربند هم محور, مهار بند برون محور, پدافند غیرعاملNowadays، with the increase of terrorist attacks near the urban areas، the building design under the blast loadings is really significant، especially for some important buildings and vital arteries. When an explosion occurs، the blast waves can cause severe damages to the structures. Since the existing steel structures are usually designed to gravity and seismic loads، it is necessary to investigate their performances under blast loadings. In this study، analytical studies have been done for 3D structural models of special moment frames (SMF)، concentrically braced frames (CBF) and eccentrically braced frames (EBF) with different number of stories 3، 5 and 10. The Nonlinear dynamic method is applied for analyzing the models under two different levels of blast loadings. The blast load pattern and other criteria are based on the UFC 3-340-02. The plastic hinge rotation، ductility ratio، performance levels، brace axial forces، shear forces and flexural moments in all models are obtained from the analysis and compared with each others. The non-linear behavior is mostly observed in the front face columns due to the explosion location. It can be said that the structure performance is highly depended on the Peripheral elements under the blast loadings. Also، the EBF systems generally show the better performances than other systems under blast loadings.Keywords: EXPLOSION, STEEL STRUCTURES, SMF SYSTEMS, CBF SYSTEMS, EBF SYSTEMS, PASSIVE DEFENSE -
نشریه کارافن، سال نوزدهم شماره 59 (پاییز 1401)، صص 477 -500
ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها یکی از علایق و مسیولیت های مهندسین سازه و زلزله است. سیستم مهاربند برون محور به علت مقاومت، سختی و شکل پذیری بالایی که دارد همواره یکی از مهم ترین و مورد استفاده ترین سیستم های سازه ای محسوب شده است. این سازه ها معمولا با لینک های افقی برشی و خمشی طراحی و اجرا می شوند. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از تحلیل های دینامیکی غیرخطی پاسخ و عملکرد لرزه ای این سازه ها تحت رکوردهای حوزه نزدیک با و بدون مولفه قایم به همراه در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه بررسی شود. از این رو سه تیپ قاب 4، 8 و 12 طبقه طراحی و با استفاده از روش اجزای محدود به صورت غیرخطی در نرم افزار Perform-3D مدل سازی شده است. ماکزیمم جابه جایی و جابه جایی پسماند بام، دریفت طبقات و برش پایه این سازه ها به عنوان پارامترهای تقاضای مهندسی انتخاب و بررسی شده است. نتایج نشان داده است سازه با لینک افقی برشی پاسخ های به مراتب بهتری از قاب های دارای لینک افقی خمشی دارد همچنین اثر اندرکنش خاک و سازه جابه جایی بام را افزایش و برش وارد بر سازه را کاهش داده است.
کلید واژگان: لینک خمشی و برشی, اندرکنش خاک و سازه, پاسخ لرزه ای, اثر مولفه قائمKarafan, Volume:19 Issue: 59, 2023, PP 477 -500Evaluating the seismic performance of structures is one of the interests and responsibilities of structural and earthquake engineers. The eccentric bracing system has always been one of the most important and widely used structural systems due to its high strength, stiffness and ductility. These structures are usually designed with horizontal shear and bending links. In this research, using nonlinear dynamic analysis, the seismic response and performance of these structures under near-field records with and without vertical components in addition to considering the effect of soil-structure interaction were investigated. Therefore, three types of frames of 4, 8 and 12 floors were designed and modeled non-linearly using the finite element method in Perform-3D software. Maximum displacement and displacement of roof residue, floor drift and base shear of these structures were selected and studied as engineering demand parameters. The results showed that the structure with horizontal shear link had much better responses than the frame with horizontal bending link. In addition, the effect of soil-structure interaction increased the roof displacement and reduced the base shear on the structure.
Keywords: Bending, shear link Soil, structure interaction Seismic response Vertical component effect -
خرابی پیش رونده را به صورت گسترش خرابی موضعی اولیه از عضوی به عضو دیگر که سر انجام به گسیختگی تمام سازه و یا قسمت بزرگی از آن می انجامد، تعریف می کنند. خطرات احتمالی که می تواند موجب خرابی پیش رونده شود شامل آتش سوزی، انفجار و... می باشد. هدف از این مقاله بررسی خرابی پیش رونده در ساختمانهای فولادی با مهاربند برون محور می باشد که در آن تاثیر پارامترهایی مانند ارتفاع، آرایش مهاربندی و نوع سیستم سازه ای نیز مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور6 مدل ساختمانی براساس ضوابط لرزه ای آیین نامه 2800 ایران در نرم افزار ETABS تحلیل و طراحی می شود سپس مقاومت آنها دربرابر خرابی پیش رونده توسط آیین نامه UFC به روش مسیر جایگزین و با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی در نرم افزار SAP2000 بررسی می گردد. بابررسی نتایج مشاهده گردید حذف تک ستون فقط زمانیکه در کنار ستون حذف شده مهاربندی وجود نداشته باشد و حذف همزمان ستون و مهاربند فقط در طبقه آخر سبب ایجاد خرابی پیش رونده در سازه می شود. همچنین نتایج نشان داد که با حذف همزمان ستون و مهاربند احتمال رخ دادن خرابی پیش رونده در قاب هایی که دهانه های میانی مهاربندی شده با افزایش ارتفاع افزایش و در قاب هایی که دهانه های کناری مهاربندی شده با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. همچنین مشاهده گردید که سیستم دوگانه نسبت به سیستم قاب خمشی و سیستم قاب ساختمانی ساده در مقابله با خرابی پیش رونده سیستمی کاملا مقاوم می باشد.کلید واژگان: خرابی پیش رونده, تحلیل دینامیکی غیر خطی, مهاربند برون محور, قاب خمشی, روش مسیر جایگزینStructure safety in the design of civil engineering projects has always been very important for engineers. One of the mechanisms that structure will fail and in recent years is much attentioned to it is progressive collapse. Progressive collapse in structures during earthquakes even in an explosion near the construction has become a major challenge and can create problems for structures and may even lead to the destruction of the entire structure. Currently the most available structures is only designing against the gravity loads and lateral loads (wind and earthquake).In fact a resistant structure against the earthquake is not resistant against the progressive collapse necessarily. Therefore designing the new and special structures against the progressive collapse is necessary. Progressive collapse is defined as extension of primary local failure from element to other element that finally collapsed all part of the structure or big part of it. Potential hazards that cause progressive collapse are fires, gas explosions, make a mistake in design of structure, accidents, bomb and even an unprincipled excavation that cause sudden removal one or more elements of structure and etc. The purpose of this paper is to investigate progressive collapse in steel structures with eccentric braced frames that also the influence of parameters such as height, bracing arrangement and type of structural system is examined In this study it is analyzed the progressive collapse due to column removal in steel eccentric braced frames that are designed seismically according to Iranians guidelines(seismic regulations of Iranian 2800 code) with using of alternate path method and nonlinear dynamic analysis. Also in the continuation of research it is analyzed the progressive collapse due to column and brace removal simultaneously in steel eccentric braced frames and analysis the progressive collapse in moment frames and comparison of it with eccentric braced frames. Also it is evaluated the influence of parameters like number of floors, location of braces and type of connections. For this intent two structures with five and ten stories with braces in middle spans, and also two structures with five and ten stories with braces in lateral spans, one structure with five story with system of moment frames and one structure with combinatorial system of moment frames with eccentric brace which is five story in ETABS program were analyzed. Then one of outside frames for analysis of progressive collapse modeled in SAP2000 program. Results showed that remove a single column only when there is not any brace beside the removed column and simultaneous removal of columns and braces only in the last floor causing progressive collapse to the structure. Results showed that the probability of progressive collapse with simultaneous removal of columns and braces will increase when the height of the frames that middle spans is braced increases and will decrease when the height of the frames that lateral spans is braced increases. Also with comparison of eccentric braced frames and moment frames is resulted that eccentric braced frames is stronger than the moment frames against the progressive collapse. But combinatorial system of moment frames and eccentric brace in comparison with the other analyzed systems is completely resistant system.Keywords: Progressive collapse, Nonlinear dynamic procedure, Eccentric brace, Moment frame, Alternate path method
-
به دلیل مناسب بودن سیستم مهاربندهای برون محور از نظر عملکرد و شکل پذیری مطلوب از طرفی و نیز بررسی میزان تاثیر مصالح برگشت پذیر مانند آلیاژ حافظه دار شکلی در کاهش تغییر مکان پسماند در انتهای زمان زلزله و ارزیابی لرزه ای سازه های با تعداد طبقات مختلف، سازه های دارای سیستم دوگانه قاب خمشی فولادی با مهاربند برون محور در 5، 10 و 15 طبقه با میله ی آلیاژ حافظه دار شکلی، تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه ی زمانی قرار گرفته و بیشینه جابجایی مطلق بام و نسبی طبقات، بیشینه تغییر مکان پسماند بام، بیشینه برش پایه و شتاب بام در قاب های مورد نظر، ارزیابی و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که تغییر مکان مطلق و نسبی بین طبقه ای در هر سه سازه مورد نظر دارای میله آلیاژهای حافظه دار شکلی به دلیل ضریب کشسانی پایین این آلیاژ بیشتر از سازه بدون آن می باشد. از طرفی نیز، مقادیر تغییر مکان پسماند به سبب خاصیت فوق الاستیک مصالح آلیاژ حافظه دار شکلی و نیز برش طبقات و شتاب نظیر طبقه بام با توجه به افزایش زمان تناوب و نرمی سازه ، در مدل های دارای این نوع آلیاژ نسبت به سازه های بدون آن، کاهش مشخصی داشته است. همچنین مقایسه ی پاسخ های سازه در طبقات مختلف نیز حاکی از اثر کاهشی بیشتر در تغییر مکان پسماند سازه ی 5 طبقه و نیز در برش پایه و شتاب بام سازه های 10 و 15 طبقه دارد.
کلید واژگان: قاب دوگانه ی فولادی, مهاربند واگرا, آلیاژ حافظه دار شکلی, تغییر مکان پسماند, تحلیل دینامیکی تاریخچه ی زمانی غیرخطیDue to the suitability of the eccentric bracing system in terms of optimal performance and ductility on the other hand, as well as the effect of reversible materials such as shaped memory alloy in reducing the residual displacement at the end of the earthquake and seismic evaluation of structures with the different number of stories, structures with eccentric bracing dual steel bending frame system within 5, 10 and 15 stories equipped by shaped memory alloy rods, were subjected to the nonlinear dynamic analysis of time history. Maximum absolute displacement of the roof and relative displacement of stories, the maximum residual displacement of the roof, maximum base shear, and roof acceleration in the desired frames were evaluated and compared. Survey results showed that the absolute and relative inter-story drift in all three models due to the lower elastic modulus of shape memory alloy has been greater than models that have not been equipped with shape memory alloys. On the other hand, the residual displacement values of structural models due to the super-elastic property of the shape memory alloy materials and the shear stories and acceleration of the roof of structural frames due to the increase in period time and structural softness have shown a sudden sharp drop compared to models that have not been equipped with shape memory alloys. Comparison of structural responses in different models also showed a further reduction effect on the plastic displacement of the 5-stories model and base shear and roof acceleration of 10 and 15-stories structures.
Keywords: Dual steel moment resisting frame, Chevron eccentric brace, Shaped memory alloy, residual displacement, Nonlinear time history dynamic analysis -
در سیستم های مهاربندی کمانش تاب، تسلیم هسته ی فولادی به کشش و فشار به جذب مقادیر بالایی از انرژی کمک می کند. پیکربندی متداول این سیستم ها هم محور است، با استفاده از تیرهای شکل پذیر وصله شده به همراه مهاربندی کمانش تاب با پیکربندی برون محور می توان هم از مزایای معماری مهاربندی برون محور و هم از مزایای طراحی مهاربندهای کمانش تاب بهره برد. هدف این نوشتار، ارزیابی و مقایسه ی عملکرد دینامیکی سیستم مهاربندی برون محور متداول و مهاربندی کمانش تاب با پیکربندی برون محور تحت اثر رکوردهای حوزه ی دور و نزدیک است. بدین منظور تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی قاب های دوبعدی با طول دهانه و تعداد طبقات مختلف انجام شده و پارامترهایی مختلف برای دو سیستم مهاربندی تعیین شده است. نتایج نشان می دهد که سیستم مهاربندی کمانش تاب برون محور در مناطقی با لرزه خیزی بالا و در نزدیکی گسل های لرزه زا نسبت به سیستم مهاربندی برون محور متداول عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.
کلید واژگان: رکوردهای حوزه ی نزدیک, مهاربند کمانش تاب با پیکربندی برون محور, مهاربند برون محور, تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشیNear-fault earthquakes have different properties compared to far-fault earthquakes because of forward-directivity, long-period pulses and fling-step motion. Near-fault ground motion can cause extensive structural damage compared to far-fault ground motion. The concentration of energy at short intervals and in pulses of near-fault ground motion causes impulsive movement. Application of systems with high ductility and energy absorption subjected to near-fault earthquakes is inevitable. In the buckling-restrained braced frames, yielding of steel core, either in tension or compression, helps to absorb the high magnitude of energy. The usual configuration of these systems is concentric. Application of ductile beam splices and buckling-restrained braces in eccentric configurations makes it possible to use the architectural benefits of eccentrically braced frames and also the design benefits of buckling-restrained braced frames. In this bracing system, brace elements provide the lateral stiffness of steel frames and are designed to undergo large inelastic axial deformations. Link beams should remain elastic, while transferring ultimate brace forces into the columns. In addition to the properties of the eccentric buckling-restrained frames, such as appropriate dynamic performance and ductility ratio, the system has the capability to be easily repaired after an earthquake because the structural damage is concentrated in the braces and not in the link beam. Evaluation and comparison of the dynamic performance of these eccentrically braced frames and buckling-restrained braced frames subject to near-fault and far-fault ground motion is the aim of this thesis. To reach the objective, incremental inelastic dynamic analyses of 2D frames with different heights and length of span are performed, and parameters, such as average maximum inter story drift, input energy and limit states, from the incremental dynamic analysis curves for both bracing systems are compared. Results indicate that eccentric buckling restrained braced frames for high seismic regions and subject to near-fault ground motion have better dynamic performance compared to eccentrically braced frames.
Keywords: Near Fault Earthquake, Eccentric Buckling, Restrained Brace, Eccentrically Braced Frame, Incremental Inelastic Dynamic Analysis -
خرابی پیش رونده وضعیتی است که در آن بروز یک خرابی موضعی در یک عضو سازه یی منجر به شکست اعضاء مجاور آن و فروریزش های اضافی در ساختمان می شود. هرگونه ضعف در طراحی و یا اجرای المان های سازه یی ممکن است باعث به وجودآمدن پدیده ی خرابی پیش رونده در سازه ها حین بارگذاری انفجار و یا لرزه یی شود. لذا مدل کردن پاسخ ساختمان ها در برابر خرابی پیش رونده، نظر پژوهشگران بسیاری را در دو دهه ی گذشته به خود جلب کرده است و تلاش هایی برای توسعه ی روش های تحلیل و طراحی در برابر این پدیده صورت گرفته است. در این نوشتار به منظور تخمین ایمنی لرزه یی، با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی، تغییرمکان جانبی نسبی طبقات، چرخش و روند توزیع مفاصل خمیری در تیرها و ستون ها در قاب های خمشی فولادی سالم و آسیب دیده با سیستم های باربر جانبی گوناگون تحت خرابی پیش رونده مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی پاسخ سازه ملاحظه می شود عملکرد لرزه یی سازه ها اساسا وابسته به موقعیت حذف ستون و نوع سیستم باربر جانبی است و نشان از برتری سیستم قاب خمشی ویژه به همراه مهاربند برون محور دارد. نتایج حاصل بینش بهتری را برای درک تاثیر نوع سیستم باربر جانبی در پاسخ دینامیکی و ایمنی لرزه یی قاب های فولادی ویژه تحت خرابی پیش رونده به دست می دهد و بیان می کند که در هنگام ایجاد خرابی موضعی در طبقه ی پایینی سیستم های فولادی طراحی شده براساس الزامات ویژه ی لرزه یی، پتانسیل ایجاد خرابی پیش رونده وجود ندارد.
کلید واژگان: خرابی پیش رونده, قاب فولادی ویژه, سیستم باربر جانبی, ایمنی لرزه یی, تحلیل دینامیکی غیرخطیProgressive collapse first attracted the attention of engineers from the structural failure of a 22-story apartment building at Ronan-Point, London, UK, in 1968. The terminology of progressive collapse is defined as ''the spread of an initial local failure from element to element, eventually resulting in the collapse of an entire structure or a disproportionately large part of it''. Any weakness in design or construction of structural elements can induce progressive collapse in structures during seismic loading. The modeling of building responses to progressive collapse has interested more and more researchers during the past two decades. The aim of this study is to investigate the seismic performance of special steel buildings including, moment resisting frames, moment resisting with concentrically braced frames and moment resisting with eccentrically braced frames, designed based on seismic codes with damaged members, and their ability to resist progressive collapse under earthquake loading. For this purpose, nonlinear dynamic analysis on 3-D structures using PERFORM 3D software was carried out, and seismic performance with a progressive collapse potential of 5 and 15 story buildings with 4 bays, applying an alternate load path method proposed on GSA2003 and UFC2009, was assessed. In this paper, plastic hinge generation in elements, story drift and the performance level of frames for various locations of column removal and lateral force resisting systems are investigated. Considering the response of
the structures, it can be observed that the seismic behavior of structures basically depends on the location of the eliminated column and the type of lateral load resisting system, indicating the advantage of special moment resisting frames equipped with eccentric bracings. The reported results give better insight into understanding the effect of the type of lateral load resisting system on the dynamic response and seismic safety of special steel frames under progressive collapse. The results also state that when local damage occurs in the lower stories of steel frames designed according to special seismic requirements, no potential for progressive collapse exists.Keywords: Progressive Collapse, Special Steel Frame, Lateral Force Resisting System, Seismic Safety, Nonlinear, Dynamic Analysis -
مهاربند برون محور (EBF) به دلیل شکل پذیری و سختی، موردتوجه آیین نامه های طراحی لرزه ای است. اخیرا به کارگیری تیر پیوند قابل تعویض RLB به عنوان روشی نوین در رفع اشکالات طراحی سیستم EBF پیشنهاد شده است. در این روش با جدا کردن المان تسلیم شونده (تیر پیوند) از تیر اصلی کف، ترمیم و تعویض تیر پیوند بعد از آسیب به آسانی امکان پذیر است. یکی از انواع رایج RLB، تیر پیوند با مقطع دوبل ناودانی با اتصال پیچی به جان است. مطالعه عوامل تاثیرگذار بر رفتار این نوع تیر پیوند کمتر در مطالعات دیده شده است. پس در این مقاله به کمک نرم افزار آباکوس ابتدا اعتبارسنجی مدل سازی عددی نسبت به یک مدل آزمایشگاهی انجام شد. سپس با تغییر در اجزا اتصال اعتبارسنجی شده (اعم از تعداد و ضخامت ورق ها، تعداد و فاصله پیچ ها، تعداد و نوع فولاد مقطع تیر پیوند) درمجموع 16 مدل عددی جدید تولید و در برابر بارگذاری چرخه ای ارزیابی گردید. نتایج در محدوده فرضیات این مقاله نشان می دهد در پیوند برشی افقی تعویض پذیر با اتصال جان، تسلیم برشی کامل روی داده و نقش کامل «فیوز» لرزه ای شکل پذیر حاصل شد. بعلاوه RLB با اتصال پیچی جان عملکرد لرزه ای و ظرفیت دوران پلاستیک مطلوبی را داراست. همچنین با انتخاب هوشمندانه اجزا تشکیل دهنده تیر پیوند، ظرفیت مقاومت برشی، سختی، شکل پذیری و استهلاک انرژی افزایش می یابد. دراین بین تاثیر افزایش شماره مقطع تیر محسوس تر است. ضمنا برای تضمین رفتار تسلیم شوندگی برشی کامل RLB، تعبیه ورق تقویتی بال فوقانی و تحتانی در مجاورت اتصال الزامی است.کلید واژگان: تیر پیوند پیچی تعویض پذیر, تسلیم برشی, مدل المان محدود, بارگذاری چرخه ای, زاویه چرخش تیر پیوندDue to good ductility and stiffness, the eccentrically braced frame (EBF) has attracted the interest of seismic design regulations. Recently, the replaceable link beams (RLBs) were proposed as a new approach to solve the problems in designing the EBF system. This approach allows to easily repair or replace the damaged link beam by uncoupling the yielding element (link beam) from the main floor beam. One of the most common types of RLB is the double-channel link beam with the web-bolted connection. The identification of factors involved in the behavior of this type of link beam is less commonly found in the studies. In this paper, therefore, using the ABAQUS software, the numerical modeling was first validated to a laboratory model. Then, by changing the validated link components (including the number and thickness of plates, number and spacing of bolts, number and steel grade of link beam section), a total of 16 new numerical models were generated and evaluated under cyclic loading. The results limited to the assumptions of this paper show that in the web-connected horizontal replaceable shear link, the full shear yielding occurred, achieving the full functionality of ductile seismic fuse. In addition, the bolted, web-connected RLB demonstrates excellent seismic performance and plastic rotation capacity. Also, the smart selection of link components increases the shear strength capacity, stiffness, ductility and energy dissipation. However, the effect of increasing the size of beam cross-section is more noticeable. In addition, in order to ensure the full shear yielding behavior for RLB, it is necessary to add the upper and lower flange stiffeners near the connection.Keywords: Bolted replaceable link-beam, Shear Yielding, Finite element model, cyclic loading, rotation angle of link beam
-
نشریه کارافن، سال بیستم شماره 64 (پاییز 1402)، صص 571 -593
تحلیل دینامیکی افزاینده یکی از تحلیل های متداول در ارزیابی عملکرد لرزه ای سازه ها محسوب می شود. معمولا در این روش از تاثیر عدم قطعیت ها صرف نظر می شود و تنها با در نظر گرفتن رکوردهای مختلف سعی می شود که عدم قطعیت بار لرزه ای مورد ارزیابی قرار گیرد. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از دو روش مونت کارلو و دیاگرام تورنادو تاثیر متغیرهای تصادفی بر روی این منحنی ها بررسی شود. از این روی یک قاب 10 طبقه فولادی با سیستم دوگانه قاب خمشی دارای مهاربند برون محور انتخاب شده و سپس تاثیر عدم قطعیت ها بر منحنی های IDA آن بررسی شده است. در ابتدا با استفاده از روش مونت کارلو حساسیت منحنی IDA رکورد زلزله بم نسبت به شش متغیر تصادفی شامل تنش تسلیم فولاد، بار مرده، بار زنده، طول دهانه، نسبت میرایی و مدول الاستیسه بررسی شده است. در ادامه با استفاده از روش دیاگرام تورنادو حساسیت زائی این متغیرها بر میانگین منحنی های IDA حاصل از 18 رکورد زلزله های مختلف بررسی شده است. نتایج نشان داده است بار مرده و تنش تسلیم بیشترین تاثیر را بر متغیرهای تصادفی داشته اند. همچنین میزان حساسیت زائی متغیرهای تصادفی با افزاش شتاب طیفی افزایش می یابد. مقایسه روش دیاگرام تورنادو با روش مونت کارلو نشان داده است روش دیاگرام تورنادو با حداکثر خطایی برابر با 12.4 % دقت مناسبی در ارزیابی حساسیت لرزه ای دارد.
کلید واژگان: منحنی IDA, تحلیل مونت کارلو, دیاگرام تورنادو, سیستم دوگانه مهاربندی واگرا, حساسیت لرزه اییKarafan, Volume:20 Issue: 64, 2023, PP 571 -593Incremental dynamic analysis is one of the most common analyses in evaluating the seismic performance of structures. Usually, in this method, the influence of uncertainties is ignored and only by considering different records, it attempts to evaluate the uncertainty of seismic load. In this research, an attempt was made to investigate the effect of random variables on these curves by using two methods Monte Carlo and Tornado diagram. A 10-story steel frame with a dual bending frame system with a divergent brace was selected and then the effect of uncertainties on its IDA curves was investigated. First, by using the Monte Carlo method, the sensitivity of the IDA curve of the Bam earthquake record with respect to six random variables including yield stress of steel, dead load, live load, span length, damping ratio and elastic modulus was investigated. Then, using the tornado diagram method, the sensitivity of these variables on the average IDA curves obtained from 18 records of different earthquakes was investigated. The results demonstrated that dead load and yield stress had the greatest impact on random variables. In addition, the degree of sensitivity of random variables increased with the increase of spectral acceleration. The comparison of the tornado diagram method with the Monte Carlo method illustrated that the tornado diagram method with a maximum error of 12.4% has a good accuracy in evaluating seismic sensitivity.
Keywords: IDA curve, Monte Carlo Analysis, Tornado diagram, dual diverging bracing system, Seismic sensitivity
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبه‌ای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شده‌است.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شده‌اند و انتظار می‌رود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار ساده‌ای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش داده‌شود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشته‌های نویسنده خاصی هستید، یا می‌خواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجه‌ای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.