نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

بررسی ایمنی لرزه‌ای قابهای مهاربندی همگرای فولادی طراحی شده بر اساس عملکرد با توجه به موقعیت متفاوت مهاربند در دهانه‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
در این تحقیق، ارزیابی عملکرد لرزه‌ای و ظرفیت فروریزش قاب‌های مهاربندی فولادی همگرای ضربدری طراحی‌شده بر اساس عملکرد، با تعداد دهانه‌های 3، 4 و5 و با تعداد طبقات 10 و آرایش مختلف مهاربند در دهانه‌های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. برای طراحی غیرخطی قاب‌های مورد مطالعه از نرم‌افزار Opensees و کنترل ضوابط عملکردی از نرم‌افزار Matlab استفاده شده است. برای طراحی بر اساس عملکرد قاب‌های مورد مطالعه در این تحقیق از تحلیل بار افزون و جهت ارزیابی ایمنی لرزه‌ای سازه‌های طراحی‌شده از تحلیل دینامیکی فزاینده استفاده شده است. متدولوژی ارائه‌شده در این مطالعه شامل سه فاز است. فاز اول، شامل طراحی مبتنی بر مقاومت و کنترل ضوابط نیرویی بر اساس آیین‌نامۀ LRFD_AISC و طراحی بر اساس عملکرد و کنترل ضوابط عملکردی در سه سطح عملکردی سکونت فوری، ایمنی جانی و پیشگیری از خرابی در قاب‌های طراحی‌شده بر اساس آیین‌نامۀ ASCE 41-13 می‌باشد. در فاز دوم، به‌منظور پیش‌بینی ظرفیت فروریزش قاب‌های طراحی‌شده، با استفاده از تحلیل دینامیکی فزاینده، نسبت حاشیۀ ایمنی فروریزش اصلاح‌شدۀ قاب‌ها، محاسبه شده است. در نهایت، قاب‌های طراحی‌شده از نظر عملکرد لرزه‌ای و ظرفیت فروریزش با یکدیگر مقایسه شده‌اند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که قاب‌هایی با تعداد دهانه مهاربندی بیش‌تر، الزاماً دارای ظرفیت فروریزش بیش‌تر، ایمنی لرزه‌ای مطلوب‌تر و وزن بیش‌تر نمی‌باشد. همچنین تمامی قاب‌های طراحی‌شده دارای ظرفیت فروریزش قابل‌قبولی با توجه به مقادیر ذکرشده در دستورالعمل FEMA-P695 هستند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of bracing position on seismic safety of performance-designed steel convergent bracing frames

نویسنده English

Ashkan Khodabandehlou
Associate Professor, Department of Civil Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran
چکیده English

In this study, the seismic behavior and collapse capacity of performance-based designed X-braced frames were investigated. The studied frames were 10-story structures with 3, 4, and 5 bays, featuring different bracing arrangements across the spans. OpenSees was employed for nonlinear modeling and analysis, while MATLAB was used to control performance parameters. Performance-based design was conducted using pushover analysis, and incremental dynamic analysis (IDA) was utilized to assess the seismic safety of the designed structures.
The methodology consists of three phases. In the first phase, the frames were designed based on strength and force criteria according to the LRFD_AISC regulations, as well as performance-based design targeting the Immediate Occupancy, Life Safety, and Collapse Prevention performance levels, following the ASCE 41-13 guidelines. In the second phase, incremental dynamic analysis was performed to predict the collapse capacity of the designed frames and calculate their collapse margin ratio. Finally, the third phase involved a comparison of the designed frames in terms of seismic performance and collapse capacity.
The results indicate that frames with a higher number of braced bays do not necessarily exhibit greater collapse capacity, better seismic safety, or higher structural weight. However, all designed frames demonstrated an acceptable collapse capacity according to the criteria outlined in the FEMA P-695 guidelines.

کلیدواژه‌ها English

Convergent steel bracing frame
design based on strength
design based on performance
incremental dynamic analysis
seismic safety
[1] Gholizadeh, S. (2015), “Performance-based optimum seismic design of steel structures by a modified firefly algorithm and a new neural network”, Advances in Engineering Software, 81, pp.50-65.
[2] Shoeibi, S., Kafi, M.A., and Gholhaki, M. (2017), “New performance-based seismic design method for structures with structural fuse system”, Engineering Structures, 132, pp.745-760.
[3] Gencturk, B., Hossain, K., and Lahourpour, S. (2016), “Life cycle sustainability assessment of RC buildings in seismic regions”, Engineering Structures, 110, pp.347-362.
[4] Basim, M.C., and Estekanchi, H.E. (2015), “Application of endurance time method in performance-based optimum design of structures”, Structural Safety, 56, pp.52-67.
[5] Zhai, Z., Guo, W., Li, Y., Yu, Z., Cao, H., and Bu, D. (2019), “An improved performance-based plastic design method for seismic resilient fused high-rise buildings”, Engineering Structures, 199, p.109650.
[6] Fathali, M.A., and Vaez, S.R.H. (2020), “Optimum performance-based design of eccentrically braced frames”, Engineering Structures, 202, p.109857.
[7] Fattahi, F., and Gholizadeh, S. (2019), “Seismic fragility assessment of optimally designed steel moment frames”, Engineering Structures, 179, pp.37-51.
[8] Gholizadeh, S., and Ebadijalal, M. (2018), “Performance based discrete topology optimization of steel braced frames by a new metaheuristic”, Advances in Engineering Software, 123, pp.77-92.
[9] Gholizadeh, S., and Moghadas, R.K. (2014), “Performance-based optimum design of steel frames by an improved quantum particle swarm optimization”, Advances in Structural Engineering, 17(2), pp.143-156.
[10] Zhang, C., and Tian, Y. (2019), “Simplified performance-based optimal seismic design of reinforced concrete frame buildings”, Engineering Structures, 185, pp.15-25.
[11] FEMA P-695, (2009), Quantification of building seismic performance factors, Washington (DC): Federal Emergency Management Agency.
[12] Baker, J.W., and Allin Cornell, C. (2006), “Spectral shape, epsilon and record selection”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 35(9), pp.1077-1095.
[13] Deierlein, G.G., Liel, A.B., Haselton, C.B., and Kircher, C.A. (2007), “Assessing building system collapse performance and associated requirements for seismic design”, In SEAOC Convention (Tahoe, CA).
[14] Haselton C. (2011), “Seismic Collapse Safety of Reinforced Concrete Buildings. I: Assessment of Ductile Moment Frames”, Journal of Structural Engineering, 137(4), p. 481-491.
[15] OpenSees version 2.4.0 [Computer software]. PEER, Berkeley, CA.
[16] MATLAB. (2016). The language of technical computing. Math Works Inc.
[17] Uriz, P. (2008). “Toward earthquake-resistant design of concentrically braced steel-frame structures”, Pacific Earthquake Engineering Research Center.
[18] AISC-LRFD, (2001), Manual of steel construction: load & resistance factor design, 2nd ed. Chicago: American Institute of Steel Construction.
[19] ASCE 341-13, (2013), Seismic provisions for structural steel buildings, Chicago: American Institute of Steel Construction.
[20] FEMA-356, (2000), Pre standard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, Washington (DC): Federal Emergency Management Agency.
[21] Standard No. 2800, (2014), Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings, Tehran: Building and Housing Research Center.
[22] Chen, S.J., and Chao, Y.C. (2001), “Effect of composite action on seismic performance of steel moment connections with reduced beam sections”, Journal of Constructional Steel Research, 57(4), pp.417-434.
[23] FEMA 274, (1997), NEHRP commentary on the guidelines for the seismic rehabilitation of buildings, Washington, DC: Federal Emergency Management Agency.

فایل‌های تکمیلی/اضافی

  • تاریخ دریافت 08 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 08 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1404