ارائه‌ی روابط جدید ظرفیت میرایی هیسترزیس قاب‌های خمشی فولادی در سطح عملکرد ایمنی جانی مورد نیاز روش­­ طراحی مستقیم مبتنی بر تغییر مکان

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه مهندسی عمران، تهران، ایران

2 پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

هدف اصلی این مقاله، ارائه‌ی رابطه‌ی مناسبی برای محاسبه‌ی نسبت میرایی هیسترزیس برای قاب­های خمشی فولادی و مقایسه‌ی آن با رابطه‌ی ارائه شده در روش طراحی مستقیم مبتنی بر تغییر مکان است. نکته‌ی کلیدی در روش طراحی مستقیم بر اساس تغییر مکان، مدل کردن میرایی هیسترزیس به‌وسیله‌ی نسبت میرایی ویسکوز معادل (EVD) 1 با استفاده از روابط و فرمول­های مبتنی بر شکل­پذیری می­باشد. خطا در برآورد میرایی ویسکوز معادل می­تواند به خطا در محاسبه‌ی نیروها و برش پایه در این روش منجر شود. در این مطالعه برای به دست آوردن این نسبت، مدل‌های مختلف قاب­های خمشی فولادی با بهره‌گیری از تحلیل­های متنوعی مورد مطالعه قرار گرفته است. 30 مدل‌ قاب­ خمشی، با تعداد طبقات 3، 6، 9، 12 و 15، به دو شکل 3 دهانه و 6 دهانه، و تحلیل‌ها شامل: تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل دینامیکی غیرخطی با استفاده از هفت شتاب­نگاشت ساختگی، تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی بر اساس دو پروتکل رکورد سینوسی یکنواخت، یکی مبتنی بر زمان تناوب اولیه و دیگری مبتنی بر زمان تناوب در سطح عملکرد ایمنی جانی و در نهایت تحلیل بار افزون رفت و برگشتی با استفاده از پروتکل جابه‌جایی سینوسی فزاینده انجام شده است. استنتاج حاصل از محاسبات نسبت میرایی در سطح عملکرد ایمنی جانی بر اساس روابط یاکوبسن و جنینگز، مقادیر حاصل از روابط میرایی معادل در دستورالعمل FEMA-440 و نیز مدل‌سازی سازه‌ی یک درجه آزاد، اختلافاتی را با فرمول تجربی پیشنهاد شده در پیش‌نویس دستورالعمل DBD2012 نشان می‌دهد. لذا، در محدوده‌ی شکل‌پذیری سازه‌های مورد مطالعه، به جای فرم رابطه‌ی موجود برای محاسبه‌ی نسبت میرایی هیسترزیس، از فرم رابطه‌ی نمایی استفاده شد که با نتایج به دست آمده هماهنگ‌تر است. در انتها نیز با برقراری ارتباط بین زمان تناوب اولیه و معادل سازه، رابطه‌ی جدیدی برای محاسبه‌ی نسبت میرایی هیسترزیس مبتنی بر نسبت زمان تناوب معادل به زمان تناوب اولیه در سازه‌های قاب خمشی فولادی پیشنهاد گردیده است.   

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Priestley, M.J.N. (1993) Myths and fallacies in earthquake engineering – conflicts between design and reality. Bulletin NZSEE, 26(3), 329-341.
  2. Shibata, A. and Sozen, M. (1976) Substitute structure method for seismic design in reinforce concrete. ASCE Journal of Structure Engineering, 102(1), 1-18.
  3. Priestley, M.J.N., Calvi, G.M., and Kowalsky M.J. (2007) Displacement-based Seismic Design of Structures. IUSS Press, Pavia. ISBN: 978-88-6198-000-6.
  4. Wijesundara, K.K., Nascimbene, R., and Sullivan, T.J. (2011) Equivalent viscous damping for steel concentrically braced frame structures. Bull. Earthq. Eng., 9(5), 1535-1558.
  5. Blandon, C.A. (2004) Equivalent Viscous Damping Equations for Direct Displacement Based Design. A disseration submitted in partial fulfilment of the requirement for the master degree in earthquake engineering.
  6. Nievas, C.I. and Sullivan, T.J. (2015) Applicability of the direct displacement-based design
  7. method to steel moment resisting frames with setbacks. Bulletin of Earthquake Engineering, 13, 3841–3870, DOI 10.1007/s10518-015-9787-1.
  8. Calvi, G.M., Priestley, M.J., and Sullivan, T.J. (2012) A Model Code for the Displacement-Based Seismic Design of Structures (DBD12). ISBN: 978-88-6198-072-3.
  9. Aschheim, M. (2002) Seismic design based on the yield displacement. Earthquake Spectra, 18(4), 581–600, Earthquake Engineering Research Institute.
  10. EuroCode 8 (1988) Structures in Seismic Regions – Design Part 1. General and Building. Report EUR 8849 EN, Commission of European Communities.
  11. Eurocode 8 (2011) Seismic Design of Buildings. Lisbon, 10-11 February.
  12. Bahar, O. and Gozasht, F. (2015) Seismic evaluation of regular MR steel frame designed by direct displacement based method. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), 2(2) (in Persian).
  13. Elnashai, A.S. and Di Sarno, L. (2008) Fundamentals of Earthquake Engineering. Chichester, UK: Wiley.
  14. Anil K. Chopra (2011) Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Fourth edition.
  15. Roldan, R., Sullivan, T.J., and Della Corte, G. (2016) Displacement-based design of steel moment resisting frames with partially-restrained beam- to-column joints. Bulletin of Earthquake Engineering, 14(4), 1017-1046.
  16. Barati, P. and Bahar, O. (2014) Comparison of simple steel frames with concentric braces designed by both performance and force-base methods. First International Conference on Urban Development based on New Technologies & 4th National Conference on Urban Development, Islamic Azad University, Sanandaj branch, IRAN [in Persian].
  17. Arkavazi, F. and Bahar, O. (2014) Comparison of force-base design and direct displacement based method to evaluate EBF steel frame’s behavior. First International Conference on Urban Development based on New Technologies and 4th National Conference on Urban Development, held at the Islamic Azad University, Sanandaj branch, IRAN (in Persian).
  18. Mahmoudi, M.R. and Bahar, O. (2013) Design of Steel Structures Steel Shear Walls Direct Method Based on Displacement. M.Sc. Thesis, Kermanshah Branch, Islami Azad University (in Persian).
  19. Yahyai, M. and Rezayibana, B. (2015) Direct displacement-based design of special concentrically-braced frames in near-fault regions. Bulletin of Earthquake Engineering, 13, 2945-2971.
  20. Dwairi, H.M. (2004) Equivalent Damping in Support of Direct Displacement-Based Design and Applications to Multi-Span Bridges. Ph.D. Thesis, North Carolina State University, Raleigh, NC.
  21. Dwairi, H.M., Kowalsky, M.J., and Nau, J.M. (2007) Equivalent damping in support of direct displacement-based design. Journal of Earthquake Engineering, 11, 512-530.
  22. INBC (2013) Iranian National Building Code, Part 10 (Steel Building Design and Construction), Tehran (in Persian).
  23. Standard No. 2800 (2015) Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings. 4th Revision, Building & Housing Research Center, Iran (in Persian).
  24. Dimopoulos, A.I., Bazeos, N., and Beskos, D.E. (2012) Seismic yield displacements of plan moment resisting and x-braced steel frames. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 41, 128-140.
  25. Kaffashian, M. and Bahar, O. (2006) Evaluation of the Dynamic Nonlinear Behavior of Concrete Structures Designed by DDBD and Forced-Based Standard-2800. M.Sc. Thesis, International Institute of Earthquake Engineering & Seismology (IIEES), Tehran, Iran (in Persian).
  26. FEMA 356 (2000) Washington (DC): Federal Emergent Management Agency, November 2000.
  27. ATC-40 (1996) Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building. Applied Technology Council, Redwood City, California.
  28. FEMA 440 (2005) Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures.
  29. Powell, G.H. (2013) Static pushover methods - explanation, comparison and implementation. Retrieved from https://wiki.csiamerica.com.
  30. Esmaeilabadi, R. and Bahar, O. (2016) Improving the Parameters of Directly Displacement-Based Design in Steel Moment Resisting Frames. Ph.D. Thesis, Science and Research Branch, Islamic Azad University., Tehran, Iran.
  31. Gasparini, D., and Vanmarcke, E.H. (1976) SIMQKE: A Program for Artificial Motion Generation. Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 مرداد 1395
  • تاریخ بازنگری: 04 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 06 دی 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار