نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

ارزیابی رفتار لرزه‌ای قاب‌های خمشی ویژه فولادی مجهز به لینک برشی در پای ستون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی عمران، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.22034/jss.2026.578852.1032
چکیده
استفاده از قاب‌های خمشی به عنوان یکی از رایج‌ترین سیستم‌های باربر جانبی لرزه‌ای، به دلیل شکل‌پذیری و ظرفیت اتلاف انرژی مطلوب، مورد توجه مهندسان است. در قاب‌های خمشی ویژه، تشکیل مفصل پلاستیک خمشی-محوری در پای ستون از مهم‌ترین سازوکارهای خرابی است که می‌تواند به کمانش موضعی بال و جان، افت سختی و مقاومت چرخه‌ای، کاهش ظرفیت ثقلی پسا‌زلزله و دشواری تعمیر منجر شود. این پژوهش با ارائه رابطه‌ای تحلیلی، شرایطی را فراهم می‌سازد که تشکیل مفاصل پلاستیک برشی به جای مفاصل خمشی–محوری در پای ستون‌ها تضمین گردد و برای ارزیابی، مجموعه‌ای از قاب‌های خمشی ویژه فولادی 2 دهانه و ۲، ۴، ۶، ۸ و ۱۰ طبقه در نرم‌افزار ایتبس طراحی و در اپنسیس مدل‌سازی و تحلیل شدند. نتایج نشان داد اگرچه سازه‌های با رفتار برشی در پای ستون، مقاومت بیشتری نسبت به قاب‌های خمشی ویژه تأمین می‌کنند، اما در سازه‌های کوتاه‌مرتبه، از شکل‌پذیری کافی برخوردار نیستند. بنابراین سه رویکرد شامل: (۱) تقویت ظرفیت برشی، (۲) تضعیف ظرفیت خمشی و (۳) ترکیب دو راهکار در مقطع پای ستون، تحت تحلیل اساتیکی غیرخطی، تاریخچه‌زمانی غیرخطی با ۲۲ رکورد حوزه دور از گسل با بیشینه شتاب اوج بررسی گردید. نتایج نشان داد راهکار ترکیبی از منظر تأمین سختی، مقاومت، شکل‌پذیری و جذب انرژی بهترین عملکرد را دارد و در تحلیل تاریخچه زمانی، معیارهای حداکثر دریفت مجاز آیین‌نامه‌ای را به خوبی پاس می‌کند و همچنین هیچ‌یک از مفاصل برشی و خمشی-محوری وارد ناحیه زوال مقاومت نمی‌شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of Seismic Behavior of Special Steel Moment Resisting Frames Equipped with Shear Link at the End of Column

نویسندگان English

Asma Mehrabi
abazar asghari
Seyed Rasoul Mirghaderi
School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

The use of moment-resisting frames as one of the most common seismic lateral load–resisting systems has attracted significant attention from engineers due to their favorable ductility and energy dissipation capacity. In special moment-resisting frames, the formation of flexural–axial plastic hinges at column bases is one of the most critical failure mechanisms, which can lead to local buckling of flanges and webs, degradation of stiffness and cyclic strength, reduction of post-earthquake gravity load–carrying capacity, and difficulties in repair. This study proposes an analytical relationship that provides conditions to ensure the formation of shear plastic hinges instead of flexural–axial plastic hinges at column bases. For evaluation purposes, a series of two-bay steel special moment-resisting frames with 2, 4, 6, 8, and 10 stories were designed using ETABS and modeled and analyzed in OpenSees. The results indicate that although structures exhibiting shear-dominated behavior at column bases provide higher strength compared to conventional special moment-resisting frames, they lack sufficient ductility in low-rise structures. Therefore, three approaches—including (1) enhancement of shear capacity, (2) reduction of flexural capacity, and (3) a combination of both strategies at the column base section—were investigated through nonlinear static analysis and nonlinear time-history analysis using 22 far-field ground motion records scaled to the maximum peak ground acceleration. The results demonstrate that the combined strategy provides the best performance in terms of stiffness, strength, ductility, and energy dissipation. Moreover, in time-history analyses, it satisfactorily meets the code-prescribed maximum drift limits, and none of the shear or flexural–axial plastic hinges enter the strength degradation region.

کلیدواژه‌ها English

Special steel moment frame
shear link
column base
Shear Hinge

  • تاریخ دریافت 23 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 13 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 17 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 17 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1405