تحلیل هیسترزیس و لرزه‌ای مهاربندهای کمانش‌ناپذیر خودبازگشتی به همراه تاندون‌های پلیمری در قاب‌های فولادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

2 استاد، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

مهاربند کمانش ­ناپذیر با قابلیت برگشت به موقعیت اولیه که با عنوان SC-BRB شناخته می­ شود، اخیراً به‌منظور طراحی لرزه ­ای سازه­ ها و کنترل خسارت تحت اثر زمین‌لرزه‌های شدید، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته ­اند. در این نوع مهاربندها، فاز بازگشت توسط تاندون­ های پلیمری تأمین می­ گردد. در این راستا پژوهش حاضر سعی در ارزیابی رفتار این نوع مهاربند و مقایسه آن با ‌‌قاب خمشی فولادی و قاب مهاربندی‌شده دارد. برای این منظور توسعه مدل عددی بر مبنای مطالعه آزمایشگاهی استوار بوده است. همچنین مقایسه ­ای میان عملکرد قاب خمشی ساده، قاب مهاربندی‌شده، قاب با مهاربندی کمانش­ناپذیر و قاب مهاربندی‌شده با سیستم SC-BRB انجام شد. در نهایت عملکرد لرزه ­ای قاب به همراه مهاربند SC-BRB صورت پذیرفت. نتایج بیانگر رفتار بسیار مناسب مهاربندهای SC-BRB بوده که استفاده از آن در سازه سبب بالا رفتن بسزای ظرفیت باربری و شکل­پذیری سازه شده است. اعمال مهاربند SC-BRB در قاب خمشی سبب شد تا ظرفیت باربری جانبی قاب یک طبقه یک دهانه از 1248 کیلونیوتن با 2/8 برابر رشد به 3576 کیلونیوتن افزایش یابد. همچنین مقاومت سازه پنج طبقه با استفاده از مهاربند SC-BRB در دهانه­ های وسط و دهانه­ های جانبی نسبت به قاب خمشی ساده به‌ترتیب 21 درصد و 38 درصد بیشتر بوده است.

کلیدواژه‌ها


  1. Hacker, Th., Eigenmann, R., and Rathje, E. (2013) Advancing earthquake engineering research through Journal of Structural Engineering, 139(7), 1099-1111.
  2. Dyke, Sh. (2010) 2020 Vision for Earthquake Engineering Research: Report on an Openspace Technology Workshop on the Future of Earthquake Engineering.
  3. Dyke, S.J. et al. (2012) Community Workshop: 2020 Vision for Earthquake Engineering Research in the USA. Proceedings of 15th World Conference on Earthquake Engineering (15WCEE), 1582.
  4. Hambleton, J.P., Makhnenko, R., and Budge, A.S. (2020) Geo-Congress 2020: Geotechnical Earthquake Engineering and Special Topics. In American Society of Civil Engineers Reston, VA.
  5. Garlock, M.M., Ricles, J.M., and Sause, R. (2005) Experimental studies of full-scale posttensioned steel connections. Journal of Structural Engineering, 131(3), 438-48.
  6. Christopoulos, C., Filiatrault, A., Uang, C.-M., and Folz, B. (2002) Posttensioned energy dissipating connections for moment-resisting steel frames. Journal of Structural Engineering 128(9), 1111-20.
  1. Rojas, P., Ricles, J.M., and Sause, R. (2005) Seismic performance of post-tensioned steel moment resisting frames with friction devices. Journal of Structural Engineering, 131(4), 529-40.
  2. Priestley, M.J., Sritharan, N.S., Conley, J.R., and Pampanin, S. (1999) Preliminary results and conclusions from the PRESSS five-story precast concrete test building. PCI Journal, 44(6), 42-67.
  3. Dusicka, P. and Tinker, J. (2013) Global restraint in ultra-lightweight buckling-restrained braces. Journal of Composites for Construction, 17(1), 139-50.
  4. Tremblay, R., Bolduc, P., Neville, R., and DeVall, R. (2006) Seismic testing and performance of buckling-restrained bracing systems. Canadian Journal of Civil Engineering, 33(2), 183-98.
  5. Fahnestock, L.A., Ricles, J.M., and Sause, R. (2007) Experimental evaluation of a large-scale buckling-restrained braced frame. Journal of Structural Engineering, 133(9), 1205-14.
  6. Fahnestock, L.A., Sause, R., and Ricles, J.M. (2007) Seismic response and performance of buckling-restrained braced frames. Journal of Structural Engineering, 133(9), 1195-1204.
  7. Watanabe, A. et al. (1988) Properties of brace encased in buckling-restraining concrete and steel tube. Proceedings of Ninth World Conference on Earthquake Engineering, 719-24.
  8. Erochko, J., Christopoulos, C., Tremblay, R., and Choi, H. (2011) Residual drift response of smrfs and brb frames in steel buildings designed according to ASCE 7-05. Journal of Structural Engineering, 137(5), 589-99.
  9. Kiggins, S. and C.-M. Uang (2006) Reducing residual drift of buckling-restrained braced frames as a dual system. Engineering Structures, 28(11), 1525-32.
  10. Sabelli, R., Mahin, S., and Chang, C. (2003) Seismic demands on steel braced frame buildings with buckling-restrained braces. Engineering Structures, 25(5), 655-66.
  11. Zhou, Z. et al. (2014) Development of a novel self-centering buckling-restrained brace with BFRP composite tendons. Steel and Composite Structures, 16(5), 491-506.
  12. Dong, H. et al. (2017) Performance of an innovative self-centering buckling restrained brace for mitigating seismic responses of bridge structures with double-column piers. Engineering Structures, 148, 47-62.
  13. Xie, Q., Zhou, Z., and Meng, S.-P. (2020) Behaviour of BFRP tendon systems under cyclic loading and its influence on the dual-tube SC-BRB hysteretic performance. Construction and Building Materials, 259, 120388.
  14. Ghowsi, A.F. and Sahoo, D.R. (2020) Near-field earthquake performance of SC-BRBs with optimal design parameters of SMA. Journal of Constructional Steel Research, 175, 106321.
  15. Zhou, Z. et al. (2015) Experimental investigation of the hysteretic performance of dual-tube self-centering buckling-restrained braces with composite tendons. Journal of Composites for Construction, 19(6), 4015011.
  16. Miller, D.J., Fahnestock, L.A., and Eatherton, M.R. (2012) Development and experimental validation of a nickel–titanium shape memory alloy self-centering buckling-restrained brace. Engineering Structures, 40, 288-98.