بررسی رفتار لرزه‌ای ساختمان‌های فلزی مجهز به مهاربند مرکزگرای تلسکوپی دوطرفه

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 6، دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 30، شهریور 1399، صفحه 89-107   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/civil.v33i2.80220

نویسندگان

عباس کرم الدین^{* 1}؛ محمد حسین برادران خلخالی²

¹دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

²دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مهاربندهای مرکزگرا از جمله سیستم­های ساختمانی هستند که سبب کاهش جابه‌جایی نسبی ساختمان پس از زمین‌لرزه می­گردند. در این پژوهش پس از بررسی و مطالعۀ تمامی سیستم­های مرکزگرا، به‌صورت تخصصی رفتار کلیۀ مهاربندهای مرکزگرای پیشنهادی توسط محقّقین پیشین مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی­ها نشان داد که مهاربندهای پیشنهادی قبلی همگی نقطه‌ضعف‌هایی دارند. برخی از این نکات عبارت‌اند از: دشواری ساخت، هزینۀ بالا، جذب انرژی پایین و ظرفیت محدود نیروی محوری. در این پژوهش مهاربند مرکزگرای تلسکوپی دوطرفه (DT-SCED) (Double Telescoping Self-Centering Energy-Dissipative Brace) پیشنهاد گردید. این مهاربند نسبت به نمونه­های پیشین دارای قابلیت­های بهتری است. برخی از نکات مثبت این مهاربند عبارت است از: سادگی ساخت متناسب با امکانات ساخت در ایران، هزینۀ پایین ساخت، ظرفیت بالای نیروی محوری، جذب انرژی بالا و قابلیت توسعه. در این پژوهش پس از محاسبۀ جزییات طراحی مهاربند پیشنهادی، مدل دوبعدی آن در نرم‌افزار OPENSEES مدل‌سازی گردید. برای مدل‌سازی مهاربند از ده المان یک‌بعدی استفاده گردید. پس از راستی آزمایی مدل‌سازی، مهاربند تحت بارگذاری چرخه­ای قرار گرفت و نمودار چرخه­ای (هیسترسیس) آن محاسبه گردید. همچنین یک نمونه ساختمان شش طبقه با سیستم مهاربند مرکزگرای تلسکوپی دوطرفه طراحی و تحلیل گردید. عملکرد لرزه­ای ساختمان نمونه با دو نمونه از مهاربندهای پیشنهادی قبلی مقایسه گردید. پارامترهای مورد مقایسه عبارت بودند از: زمان تناوب سازه، مقدار نیروی فعّال شدن مهاربند، شکل­پذیری سازه، ضریب اضافه مقاومت سازه، بیشینه شتاب، بیشینه جابه‌جایی نسبی طبقات، بیشینه جابه‌جایی نسبی باقی­مانده طبقات و بیشینه برش پایه. نتایج تحلیل مهاربند پیشنهادی بیان‌کنندۀ رفتار مرکزگرا و نمودار چرخه­ای پرچمی شکل با ظرفیت نیروی محوری بالا برای مهاربند پیشنهادی بود. همچنین عملکرد لرزه­ای مهاربند مرکزگرای تلسکوپی دوطرفه در سازه بسیار مطلوب ارزیابی شد.

کلیدواژه‌ها

مهاربند مرکزگرا؛ تحلیل سختی؛ تحلیل استاتیکی غیرخطی؛ شکل‌پذیری؛ قاب فولادی؛ طراحی لرزه‌ای

سایر فایل های مرتبط با مقاله

6-khalkhali.pdf

مراجع

1. Nims, D.K., Richter, P.J., & Bachman, R.E., "The Use of the Energy Dissipating Restraint for Seismic Hazard Mitigation". Earthquake Spectra, 9(3), 467-489, (1993).
2. Tsopelas, T., Constantinou, M.C., "Experimental and Analytical Study of a System Consisting of Sliding Bearings and Fluid Restoring Force/Damping Devices". Eng., State University of New York at Buffalo, (1994).
3. Filiatrault, A., Tremblay, R., & Kar, R., "Performance Evaluation of Friction Spring Seismic Damper". J. Struct. Eng. 126 (4), 491-499, (2000).
4. Christopoulos, C., Filiatrault, A., & Folz, B., "Seismic response of self-centring hysteretic SDOF systems". Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 31(5), 1131-1150, (2002).
5. Christopoulos, C., Filiatrault, A., Uang, C-M., & Folz, B., "Posttensioned Energy Dissipating Connections for Moment-Resisting Steel Frames". J. Struct. Eng. 128(9), 1111-1120, (2002).
6. Christopoulos, C., Tremblay, R., Kim, H.-J., & Lacerte, M., "Self-Centering Energy Dissipative Bracing System for the Seismic Resistance of Structure: Development and Validation". Journal of Structural Engineering, 134(1), 96-107, (2008).
7. Rojas, P., Ricles, J.M., & Sause, R., "Seismic Performance of Post-tensioned Steel Moment Resisting Frames With Friction Devices". J. Struct. Eng. 131   (4), 529-540, (2005).
8. Zhu, S., & Zhang, Y., "Seismic Analysis of Concentrically Braced Frame Systems with SelfCentering Friction Damping Braces". J.Struct.Eng. 134(1), 121-131, (2008).
9. Erochko, J., Christopoulos, C., & Tremblay, R., "Design and Testing of an Enhanced-Elongation Telescoping Self-Centering Energy-Dissipative Brace". J. Struct. Eng. 137 (5), 589-599, (2011).
10. Alam, S., Rafiqul Haque, A."Cyclic Performance of a Piston Based Self-Centering Bracing System", Structures Congress, 1:2360-2372, (2015).
11. Erochko, j.Christopoulos, C., Tremblay, R., "Design, Testing, and Detailed Component Modeling of a High-Capacity Self-Centering Energy-Dissipative Brace", ASCE Journal of Structural Engineering, 131:370-381, (2014).
12. ASCE., "Minimum design loads for buildings and other structures". SEI/ASCE standard No. 7-05, ASCE, Reston, Va, (2005).
13. Erochko, J., Christopoulos, C., & Tremblay, R., "Residual Drift Response of SMRFs and BRB Frames in Steel Buildings Designed according to ASCE 7-05". J. Struct. Eng. 137 (5), 589-599, (2011).
14. Rosenblueth E, & Meli R., "The 1985 Mexico earthquake: causes and effects in Mexico City". Concrete International, 8(5), 23–34, (1986).
15. McCormick, J., Aburano, H., Ikenaga, M., and Nakashima, M., "Permissible Residual Deformationn Levels for Building Structures Considering Both Safety and Human Elements". Proc. 14th World Conf. Earthquake Engng, Beijing, China. Paper No. 05-06-0071, (2008).
16. Choi, H., Erochko, J., Christopoulos, C., & Tremblay, R., "Comparison of the Seismic Response of Steel Buildings Incorporating Self-Centering nergy-Dissipative Dampers", Toronto: Dept. of Civ. Eng., University of Toronto, ON, (2008).
17. Jeffrey A. Erochko., "Improvements to the Design and Use of Post-Tensioned Self-Centering Energy-Dissipative (SCED) Braces ". Toronto: Dept. of Civ. Eng., University of Toronto, (2013).