ارزیابی عملکرد لرزه‌ای قاب پین فیوز با بهره‌گیری از فیوزهای

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 8، دوره 35، شماره 3 - شماره پیاپی 39، آذر 1401، صفحه 19-36   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2022.73405.1074

نویسندگان

محسن گرامی^* ؛ وحید اسکندریان

دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه سمنان-سمنان- ایران

چکیده

پین فیوز نوع جدیدی از فیوز سازه‌ای است که در محل تشکیل مفصل پلاستیک سازه فولادی، نصب می‌شود. فیوز مزبور در هنگام وقوع زلزله، از طریق لغزش دورانی سطوح فولادی نسبت به یکدیگر عمل نموده، وجود نیروی اصطکاک بین صفحات فیوز، موجب اتلاف انرژی زلزله می‌شود. قاب مهاربندی‌شده پین فیوز، یک قاب خمشی مهاربندی‌شده ویژه بوده که اتصال خمشی آن از نوع پین فیوز بوده و مهاربند قطری آن دارای فیوز اصطکاکی است که مانع کمانش مهاربند می‌شود. در این تحقیق، ابتدا در قیاس بامطالعه آزمایشگاهی قاب مهاربندی‌شده پین فیوز، صحت سنجی انجام شد. در ادامه بر مبنای صحت سنجی صورت گرفته، قاب فولادی مهاربندی‌شده پین فیوز (قاب 9 طبقه - 5 دهانه) طراحی شد. همچنین قاب مشابهی از نوع قاب خمشی ویژه بااتصال RBS و مهاربند همگرای ویژه طراحی شد تا عملکرد لرزه‌ای دو قاب با همدیگر مقایسه شود. درنهایت، 14 تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی دو قاب با استفاده از هفت شتاب‌نگاشت مقیاس شده (حوزه نزدیک) به‌صورت دوبعدی با نرم‌افزار اپنسیس صورت گرفت و نتایج تحلیل غیرخطی دو قاب مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج تحلیل صورت گرفته نشان داد که قاب مهاربندی‌شده پین فیوز، عملکرد بسیار بهتری در مقابل قاب مهاربندی‌شده ویژه، ازلحاظ اتلاف انرژی زلزله به‌واسطه فعال شدن فیوزهای اصطکاکی دارد. مزیت دیگر قاب مهاربندی‌شده پین فیوز، تأمین سطح عملکرد ایمنی جانی و کاهش قابل‌توجه هزینه تعمیرات بعد از وقوع زلزله است.

کلیدواژه‌ها

فیوز اصطکاکی؛ سیستم پین فیوز؛ قاب مهاربندی‌شده پین فیوز

مراجع

1. R. Park and T. Paulay, "Reinforced Concrete Structures", John Wiley & Sons, Inc, (1975).
2. Hoseyni M., Rohanimanesh S., Taremi M., "Development and application of the idea of fuses in the seismic design of structures", 2^nd International Congress on Structure, Architectureand Urban Development, Tabriz , Iran , (2014), In Persian.
3. American Institute of Steel Construction, "AISC seismic provisions for structural steel buildings (AISC 341-05) ", Chicago (IL), (2005).
4. BHRC, "Iranian Code of Practice for seismic Resistant Design of Buildings: Standard No. 2800 (4rd Edition) ", Building and Housing Research Center, (2015), )In Persian(.
5. Moradi Garoosi A., Tahamouli Roudsari M., Hosseini Hashemi B., "Experimental Evaluation of Rigid Connection with Reduced Section and Replaceable Fuse", Bulletin of Earthquake Science and Engineering, Vol 5, No 16, pp 126-137, (2018), In Persian.
6. A. S. Pall, C. MARSH, "Response of friction damped braced frames", Journal of the Structural Division American society of the Civil Engineers, Vol. 108, No. 6, pp. 75-92, (1982).
7. Z‌a‌h‌r‌a‌I S.M., A‌l‌a‌e‌I H., "Response m‌o‌d‌i‌f‌i‌c‌a‌t‌i‌o‌n f‌a‌c‌t‌o‌r f‌or d‌ual system of medium ductility steel moment frame concentric with pall friction damper", Sharif Journal of Civil Engineering, Vol 31, No 4, pp 91-99, (2016), In Persian.
8. E. Popov, C. E. Grigorian, "Slotted Bolted Connection Energy Dissipators", Earthquake Engineering Research Center, Report No.UCB/EERC-92/10, (1992).
9. I. H. Mualla, B. Belev, "Performance of steel frames with a new friction damper device under earthquake excitation", Engineering Structures, Vol. 24, N. 3, p. 365-371, (2002)
10. Shahazi M., Damghani A., "Investigating the performance of friction dampers in convergent braced frames and comparing it with divergent braced frames", 2^nd national conference on new materials and structures, Isfahan, Iran, (2013), (In Persian).
11. Hadianfard M.A., "Rehabilitation of Steel Structures by Using the Rotational Friction Dampers", Journal of Ferdowsi Civil Engineering, Vol 26, No 2, pp 152-162 , (2015), (In Persian).
12. M. Sarkisian, N. Mathias, R. Garai and C. Uang, "Pin-Fuse Frame™: Full Scale Tests", in Structural Engineering Association of California (SEAOC), Las Vegas, Nevada, USA, (2011).
13. M. Sarkisian, N. Mathias, R. Garai and C. Horiuchi, "Improving Seismic Resilience Using Structural Systems with Friction-Based", in AEI 2017, Oklahoma, 11–13, (2017).
14. karim Abadi M., Naghipur M., " Investigating the coefficient of behavior in moment frames with pin fuse pin connection", 3^nd national conference on recent innovations in civil engineering, architecture and urban planning, Tehran, Iran, (2016), (In Persian).
15. Rezaei R., Naghipur M., "Comparison of the moment curve - rotation of connection of beam to column pin fuse and RBS in steel structures", The first national conference on civil engineering and sustainable development, Tehran, Iran, (2014), (In Persian).
16. M. Sarkisian, R. Garai, B. Johnson, "Mass-Timber Structures—Increased Ductility through Friction Mechanism”, in AEI 2019, Virginia, (2019).
17. National Science Foundation-sponsored Pacific Earthquake Engineering (PEER) Center, "OpenSees", National Science Foundation-sponsored Pacific Earthquake Engineering (PEER) Center, 01 01 1990-2021, [Online], Available: https://opensees.berkeley.edu , ver 2.4.6.
18. MHUD, "Iranian National Building Code, Part 10, Steel Structure Design", Ministry of Housing and Urban Development, Tehran, Iran, (2013), (In Persian).
19. BHRC, "Iran Strong Motion Network".(1973)
20. Office of Deputy for Strategic Supervision Bureau of Technical Execution System, "Commentary of Instruction for seismicRehabilitation of Existing Buildings", NO: 361, (2009), (In Persian).