پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Numerical Study of the Core Compression Test Method to Investigate the Behavior of the Existing Masonry Structure by the Model Based on the Space Angular Decomposition Concept مطالعه عددی روش تست فشار مغزه در ساختمان بنایی موجود به‌وسیله مدل تجزیه زاویه‌ای فضا 1 19 717482 10.48303/bese.2024.2024805.1152 FA حمید توانایی فر دانش‌آموخته دکتری سازه، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران امیر هوشنگ اخویسی دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران Journal Article 2024 03 13 The structural assessment of existing masonry buildings often requires reliable estimation of their compressive strength. However, conventional experimental methods such as testing full-scale prisms or wallettes are highly invasive, time-consuming, costly, and impractical for in-situ evaluation of historic or existing structures. Alternative techniques like the flat-jack test provide only elastic-range data and fail to capture post-peak softening behavior or ultimate compressive capacity. In this context, core drilling emerges as a promising minimally invasive approach, enabling the extraction of small cylindrical samples (masonry cores) for laboratory testing while preserving the integrity of the parent structure. Despite its potential, the interpretation of core compression tests remains challenging due to complex stress states, size effects, and the heterogeneous nature of masonry materials. This study presents a comprehensive numerical investigation into the compressive behavior of masonry cores compared to standard prismatic specimens, using advanced finite element modeling. A three-dimensional continuous micro-modeling strategy is employed, explicitly representing both bricks and mortar without interface elements. Two sophisticated constitutive models are implemented and compared: (1) the widely used Concrete Damage Plasticity (CDP) model available in Abaqus, and (2) an enhanced Multi-Laminate Model (MLM) based on the angular decomposition of stress space. The MLM is specifically upgraded to account for biaxial tensile-compressive stress states in bricks and triaxial confinement effects in mortar key mechanisms governing masonry failure under compression. The MLM incorporates a fracture-energy-based softening law and separates stress into volumetric and deviatoric components, applying the latter to multiple micro-planes (66 in this study) to inherently capture the pronounced anisotropy and directional dependency of quasi-brittle materials after cracking. In contrast, the CDP model relies on isotropic damage and invariant-based yield surfaces, which may inadequately represent the true 3D stress interaction between masonry constituents. Both models are rigorously calibrated using experimental data from the literature, particularly from compression tests on masonry prisms and cores conducted by Pelà et al. (2016). Calibration involves determining path-dependent parameters for triaxial compression and biaxial tension-compression states through single-element simulations with appropriate boundary conditions. The models are then validated against three benchmark cases: (i) a five-brick prism, (ii) a 150-mm diameter masonry core under axial compression, and (iii) a full-scale shear wall tested at Eindhoven University. Results demonstrate that the enhanced MLM accurately predicts both the peak compressive strength and the failure mode including vertical splitting in bricks and hourglass-shaped crushing closely matching experimental observations. The model correctly estimates the lateral confining stress in mortar (≈0.65 MPa), aligning with theoretical expectations from Hilsdorf’s framework. In contrast, the CDP model significantly overestimates strength (by up to 86% in prisms and 36% in cores), primarily due to unrealistic confinement assumptions and inability to capture directional tensile failure in bricks. <span style="font-size: 10.0pt; line-height: 115%; font-family: 'Calibri','sans-serif'; mso-fareast-font-family: Calibri; mso-bidi-font-family: Arial; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: FA;">Furthermore, the MLM successfully reproduces the load–displacement response and crack patterns of the Eindhoven shear wall under combined vertical and lateral loading, confirming its robustness for practical structural analysis. This study confirms that core testing, when interpreted through advanced, physically consistent numerical models like the enhanced MLM, offers a viable, minimally destructive method for assessing the compressive behavior of existing masonry. The proposed approach provides deeper insight than laboratory tests alone delivering full-field stress and strain distributions and outperforms conventional modeling techniques in accuracy and physical fidelity. تست های آزمایشگاهی بنایی فرآیندی دشوار، پرهزینه و زمان بر، شامل استفاده از امکانات گسترده و تعداد قابل توجهی نمونه برای دستیابی به نتایج معرف است. برعکس، شبیه سازی های کامپیوتری ابزارهای عملی هستند که با تعداد حداقلی ریزآزمایش جهت کالیبراسیون، این معایب را حذف کرده و از طرفی جزئیات بیشتری نسبت به نتایج آزمایشگاهی که صرفاً در نواحی مرزی استخراج می شوند به تحلیلگر می دهد. با توجه به نواقص روش های معمول تعیین مقاومت فشاری بنایی آجری موجود نظیر استخراج منشور بنایی یا استفاده از جک مسطح، در کار حاضر یک امکان نمونه‌برداری با حداقل دست‌خوردگی در این سازه ها (تست مغزه) که اخیراً معرفی شده با نمونه های استاندارد (منشور بنایی) به‌صورت عددی و تحلیلی مقایسه می گردد. به همین منظور ریزمدل‌سازی سه‌بعدی با عناصر محدود پیوسته و دو مدل ساختاری پلاستیک- خرابی (CDP) و مدل بر مبنای تجزیه زاویهای فضا (شامل روشهای ریزصفحه و چندصفحه-لزوم بررسی وضعیت تنش در تعداد صفحاتی بیشتر از بعد مسئله، به دلیل رفتار ناهمسان مصالح شبه ترد)، برای شبیه‌سازی رفتار بنایی و مقایسه ریزبینانه تر این تفاوتها مورد استفاده قرار می گیرد. مدل عددی اخیر ابتدا در یک نقطه تنش با استفاده از تعدادی پارامترهای آزمایشگاهی کالیبره شده و سپس هر دو مدل برای بررسی رفتار منشور، مغزه و نهایتاً دیوار بنایی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به‌دست‌آمده دقت و قابلیت این مدل عددی و کاربردی بودن تست فشار مغزه در بررسی رفتار سازه بنایی را نشان می دهد.

https://www.bese.ir/article_717482_c8f2abfeff2f90717cbd899b66d2d792.pdf

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Accidental Eccentricity Importance in the Collapse Behavior of Torsionally-Flexible Low-Rise Buildings اهمیت خروج از مرکزیت تصادفی در رفتار فروریزشی ساختمان‌های نرم پیچشی کوتاه‌مرتبه 21 33 718471 10.48303/bese.2024.2031961.1169 FA اسحاق تراب پور دانش‌آموخته کارشناسی ارشد عمران، گرایش سازه، گروه مهندسی عمران، واحد آذرشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، آذرشهر، ایران رامین کتابفروش بدری استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد آذرشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، آذرشهر، ایران 0000-0001-9640-0452 Journal Article 2024 06 17 The collapse of a building during an earthquake event signifies that some of the existing structural systems designed in compliance with the current code requirements are still unable to withstand the dynamic loads induced by earthquakes. Hence, understanding the behavior of buildings in high seismic hazard areas during severe earthquakes is crucial for preventing structural failures. Numerous studies over the past few decades have delved into the behavior of irregular buildings, highlighting that the irregularity of a building can lead to varied demands depending on its ductile deformation capacity under lateral loads, potentially resulting in suboptimal use of materials in load-resisting members. Additionally, seismic loads may affect the lateral load-bearing members differently due to the building's irregularity. For high seismic hazard regions, Iran's Seismic Code (Standard 2800) specifies the significant impact of accidental eccentricity in mitigating the adverse effects of torsion on the collapse of irregular buildings. However, the influence of accidental torsion on the collapse performance of torsionally flexible buildings requires further exploration. To this aim, the present study investigates the collapse performance of asymmetric models with flexible torsional behavior in accordance with FEMA-P695 guidelines, particularly in special reinforced concrete moment frame (SMF) buildings. The collapse margin ratio (CMR) is applied as a measure of the models' collapse performance. The proposed SMF buildings are designed considering various conditions of stiffness distribution. Then, the collapse behavior of asymmetric models is assessed by implementing an eccentricity that characterizes the accidental torsion effects. The modeling and the analysis are carried out using OpenSEES software, in which the plastic behavior of the members is simulated using the concentrated plasticity method developed by Ibarra et al. The collapse mechanism of the models is scrutinized for different states of eccentricity to offer a comprehensive understanding of the accidental torsion effects on the collapse of torsionally flexible models. Utilizing the incremental dynamic analysis (IDA), the proposed collapse criterion is calculated, where the seismic intensity measure in dynamic analyses is the spectral acceleration at the fundamental lateral mode period. The commencement of instability in the building models is recognized by the concurrent formation of plastic hinges at the ends of the frame components in one or more floors. This instability criterion is overseen and managed by a processor programmed in MATLAB. The second criterion of the collapse occurrence is the inter-story drift ratio of building models, which is considered to be 10% of the story height. The results demonstrate that by altering the position of the center of mass in the models, the safety margin against the collapse is bolstered by an average of 10%. This enhancement appears to be independent of the location of the center of mass relative to the center of rigidity in the plan. These findings raise pertinent questions about the significance of design accidental torsion criteria in this specific category of structures. However, there is a need to conduct additional studies before making any regulatory recommendations. For torsionally flexible models, the dominant mode of motion (i.e., the torsional mode) will have a great kinetic superiority with increasing eccentricity. As a result, the ro-le of that mode in absorbing earthquake energy will be greater than that of the translational modes. Accordingly, the damages that are directly caused by relative displacements in the direction of earthquake load will decrease with increasing distance of the center of mass from the center of rigidity, resulting in an increase in the safety index. The results also demonstrate that the distribution of relative lateral displacements in torsionally flexible models is consistent with the distribution of plastic hinges. Interestingly, a distinct pattern of failure propagation has been identified for these structures, contrasting with torsionally stiff buildings. خروج از مرکزیت تصادفی در آیین‌نامه لرزه‌ای ایران (استاندارد 2800) عاملی کلیدی برای کنترل اثرات نامطلوب پیچشی در سازه‌های نامنظم در پلان شناخته می‌شود. با این حال، شناخت مناسبی از اثر آن بر عملکرد فروریزش ساختمان‌های نامنظم با رفتار نرم پیچشی در دست نیست. برای این منظور، مطالعه حاضر اهمیت این عامل را در ساختمان‌های قاب خمشی بتنی ویژه مورد بررسی قرار می‌دهد. نسبت حاشیه فروریزش، معیار سنجش عملکرد فروریزش مدل‌ها فرض می‌شود. ساختمان‌های نمونه، در چهار حالت از توزیع سختی طراحی و عملکرد فروریزش آنها در حالات مختلفی از خروج از مرکزیت مورد بررسی قرار می‌گیرد. جابه‌جایی مرکز جرم، در دو سوی مرکز صلبیت نسبت به آن مرکز در نظر گرفته می‌شود. مدل‌سازی و تحلیل در نرم‌افزار اپنسیس صورت گرفته و رفتار خمیری اعضا با روش مفصل پلاستیک متمرکز شبیه‌سازی شده است. مکانیسم فروریزش این مدل‌ها در حالات مختلف خروج از مرکزیت، برای درک بهتر رفتار سازه‌ها استخراج می‌گردد. بر اساس نتایج، با تغییر موقعیت مرکز جرم در مدل‌ها، حاشیه ایمنی فروریزش به‌طور متوسط 10 درصد بهبود می‌یابد و این بهبود مستقل از مکان مرکز جرم نسبت به مرکز صلبیت در پلان است. این مشاهدات، اهمیت ضوابط پیچش تصادفی در این دسته از سازه‌ها را به زیر سؤال می‌برد.

https://www.bese.ir/article_718471_2d30c26c19b40523e1dd079d750a8489.pdf

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Assessment of Age-Related Degradation Effects on the Risk of Seismic NaTech Events: A Case Study Using OpenSRANE ارزیابی اثر زوال ناشی از افزایش سن تانک‌ها بر روی ریسک لرزه‌ای رویدادهای طبیعانه، مطالعه موردی با استفاده از OpenSRANE 35 48 718018 10.48303/bese.2024.2032629.1174 FA بیژن سیاف‌زاده دانشجوی دکتری سازه، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0002-1647-9541 مهدی شریفی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0001-8166-1668 عبدالرضا سروقد مقدم دانشیار، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران 0000-0002-3831-8757 سعیده کوهستانی دانشجوی دکتری سازه، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران 0000-0003-4696-2523 Journal Article 2024 06 17 Today, with the growth of oil and gas industries, the growth of accidents caused by the effect of natural hazards on these industries is also observed. This category of technological accidents caused by natural hazards is called NaTech events. The severity of the damages caused by these events clarified the need for communities and researchers to evaluate and control this category of events or mitigate their risks. Quantitative risk assessment of NaTech events is one of the methods and approaches adopted for this purpose. In this method, the vulnerability of structures is estimated by using fragility curves obtained from different methods. Numerical analysis methods are one of the most widely used methods for calculating fragility curves. The fragility curve of the elements and components of a plant is conventionally calculated based on the characteristics of their construction time using various numerical analyses. While generally, in calculating fragilities, the effect of aging of structures on fragility and subsequently their effect on the results of risk assessments of industrial plants are not taken into account. Most of the studies conducted to calculate the fragility of structures are based on the basic characteristics and properties of the structures. This is while the structures lose their original features due to the age deterioration. From a seismic analysis point of view, aging or deterioration may affect dynamic properties, structural response, strength or capacity, failure modes, and failure initiation locations. The aging of the equipment affects the seismic fragility curve in two ways: on the average capacity and on the uncertainties, the former being potentially more important. Deterioration, often seen as a reduction in cross-sectional area or cracking, reduces the strength (equipment) and thus exacerbates brittleness. It is obvious that the fragilities variation clearly affects the risk assessment results of oil and gas industries. The purpose of this study is to investigate the effect of deterioration caused by the aging of tanks on the quantitative seismic risk results in oil and gas industries. In this study, a storage plant has been selected as a case study, and while introducing the OpenSRANE software, which is a flexible and extensible software, calculations and evaluations related to the seismic risk of NaTech events of the said plant have been carried out using the mentioned software or platform. By assigning the fragility corresponding to different deterioration ages, the seismic risk of NaTech events has been calculated for each age, and the results for different ages have been compared. It is worth mentioning that due to not having enough information about the effect of aging of structures on the relevant probit functions, the calculations have been done ignoring the mentioned effect, and the evaluation of this effect is left to future studies. امروزه هم‌زمان با رشد صنایع فرآیندی به‌صورت موازی رشد حوادث ناشی از اثر مخاطرات طبیعی بر روی این صنایع نیز مشاهده می‌گردد. این دسته از حوادث فناورانه ناشی از مخاطرات طبیعی تحت عنوان رویدادهای طبیعانه نام برده می‌شود. شدت خسارات ناشی از این رویدادها نیاز جوامع و محققان به ارزیابی و کنترل این دسته از رویدادها را روشن ساخت. ارزیابی ریسک عددی رویدادهای طبیعانه یکی از ابزارها و رویکردهای اتخاذ شده برای این منظور می‌باشد. در این روش با استفاده از منحنی‌های شکنندگی حاصل از روش‌های مختلف، آسیب‌پذیری سازه‌ها برآورد می‌شود. روش‌های تحلیل عددی یکی از روش‌های بسیار پرکاربرد در محاسبه منحنی‌های شکنندگی می‌باشد. منحنی شکنندگی عناصر و اجزای یک پلنت به‌صورت مرسوم بر اساس مشخصات زمان ساخت آنها با استفاده از انواع تحلیل‌های عددی محاسبه می‌گردد. این در حالی است که عموماً در محاسبه شکنندگی‌ها به میزان تأثیر کهولت سازه‌ها بر روی شکنندگی‌ها و متعاقباً به میزان تأثیر آنها بر روی نتایج ارزیابی‌های ریسک کارخانه‌ها توجه نمی‌شود. در این مطالعه ضمن معرفی بستر OpenSRANE و قابلیت‌های آن، میزان تأثیر کهولت سن تانک‌های ذخیره بر روی نتایج ارزیابی ریسک عددی رویدادهای طبیعانه با استفاده از بستر مذکور بررسی شده است. نتایج حاصله نشان از لزوم توجه بیشتر به این اثر در ارزیابی‌های ریسک کارخانه‌ها دارد. نوآوری این مطالعه، ارزیابی تأثیر کهولت سن تجهیزات بر روی نتایج ریسک کمی می‌باشد که قبلاً در نظر گرفته نشده است.

https://www.bese.ir/article_718018_12d9c74caa891a9d30a1424e50fb7fe5.pdf

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Evaluation of the Management Cycle Model of Housing Reconstruction after the Earthquake ارزیابی مدیریت بازسازی مسکن در زلزله‌های اخیر ایران بر اساس مدل چرخه مدیریت بازسازی مسکن 49 67 718822 10.48303/bese.2024.2038332.1199 FA فاطمه سادات حسینی دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران محسن فضلوی استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران 0000-0003-0012-7944 محمد مهدی عبداله زاده استادیار، گروه معماری و شهرسازی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران هومن معتمد دکتری، پژوهشگر و کارشناس سوانح طبیعی، شرکت آلیانس، آلمان Journal Article 2024 08 13 Iran is considered one of the most seismic countries in the world due to its location in the Alpine-Himalayan seismic zone, its geological and tectonic location, the presence of numerous active faults in its various parts, and the continuous occurrence of micro-earthquakes. After the occurrence of destructive contemporary earthquakes in Iran and the extensive destruction of urban and rural housing, various approaches have been taken into consideration by planners and policymakers in order to rebuild housing after the disaster. The purpose of this article is to evaluate the correct and optimal management of housing reconstruction after an earthquake in four earthquakes that occurred in Iran, namely the Rudbar-Manjil earthquake (1369), the Bam earthquake (1382), the Ahar-Varzaghan earthquake (1391), and the Sarpol-e Zahab earthquake (1396). The basis of the evaluation in this article is the "Management cycle of housing reconstruction after the earthquake" model, which includes four main criteria groups and 17 weighted criteria. These factors play an effective role in reducing financial, managerial, and executive problems and achieving desired results in optimal reconstruction. The criteria are categorized in 4 main groups of “Coordination and organizational affairs”, “Technical and engineering affairs”, “Economic and financial affairs”, and “Social participation and community affairs”. Prioritized by experts, the factors of “Economic and financial affairs” and “Coordination and organizational affairs” are recognized as the most influential, followed by the next priorities, “Technical and engineering affairs” and “Social participation and community affairs”. In this research, the quantitative evaluation is in the form of a questionnaire through a survey of the community of experts and specialists. In this way, 68 experts in the field of post-disaster reconstruction from different organizational, academic, and engineering levels participated in this evaluation based on the AHP method. The interviewees were asked to categorize their opinion on the level of realization and implementation of 17 effective criteria in post-disaster housing reconstruction during the selected earthquake reconstruction program in five qualitative levels (from 1 to 5). In this survey, score 1 indicates the lowest degree of realization of the criterion, and score 5 indicates the highest degree of realization of the post-accident reconstruction criterion. The answers given to each question were averaged. After conducting statistical analysis and investigations on the results of participants' opinions in the form of two questionnaires, the performance of housing reconstruction in each of the four selected earthquakes is close to each other in the range of 0.4 to 0.5. That is, there has been no significant progress in reconstruction since the Rudbar-Manjil earthquake to Sarpol-e Zahab. The Ahar-Varzaghan earthquake of 2011, with an average score of 0.470, had the best performance, and the Sarpol-e Zahab earthquake of 2016 with an average score of 0.415 had the weakest reconstruction performance among other disasters. Of course, with careful analysis and calculations, it was observed that the opinions of the respondents were closer to each other in Ahar-Varzaghan, and the dispersion of opinions was greater in Sarpol-e Zahab. کشور ایران از لرزه‌خیزترین کشورهای جهان محسوب می‌گردد. پس از وقوع زمین‌لرزه‌های مخرب معاصر در ایران و ویرانی گسترده مسکن شهری و روستایی ناشی از آن، رویکردهای مختلفی در راستای بازسازی مسکن پس از زلزله مورد توجه سیاست‌گذاران در امر بازسازی قرارگرفته است. هدف از این مقاله ارزیابی مدیریت صحیح و بهینه بازسازی مسکن پس از چهار زلزله رخ داده در ایران یعنی زلزله رودبار- منجیل (1369)، زلزله بم (1382)، زلزله اهر- ورزقان (1391) و زلزله سرپل ذهاب (1396) می‌باشد. مبنای ارزیابی، مدل موسوم به «چرخه مدیریت بازسازی مسکن پس از زلزله» است که مشتمل بر ۱۷ زیرمعیارِ وزن‌دهی‌شده در قالب چهار گروه معیار اصلی است. این معیارها در کاهش مشکلات مالی، مدیریتی و اجرایی و دستیابی به نتایج مطلوب در بازسازی بهینه نقش مؤثری دارند. راهبرد حاکم بر پژوهش، ارزیابی کمّی با روش تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) در قالب تکمیل پرسشنامه از طریق نظرسنجی از جامعه کارشناسان و متخصصان بوده است؛ به این ترتیب که 68 نفر از متخصصان در زمینه بازسازی پس از سوانح از سطوح مختلف سازمانی، دانشگاهی و مهندسی در این ارزیابی شرکت کردند. نتایج حاکی از آن است که میزان تحقق ریزمعیارهای ارزیابی برای معیارهای مختلف با ضرایب نرمال شده مابین 0/345 تا 0/558 در زلزله‌های مورد مطالعه به دست آمده است. با بررسی ضرایب عملکرد کل، در زلزله اهر- ورزقان بهینه‌ترین مدیریت بازسازی اعمال شده و با ضریب نرمال شده 0/47 بیشترین معیارها رعایت شده است و در مقابل، در زلزله سر پل ذهاب با ضریب نرمال شده 0/415 کمترین سطح معیارها رعایت شده است.

https://www.bese.ir/article_718822_d87ec1c61e201ba2eb08be23b099eb24.pdf

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Evaluation and Comparison of Plastic Performance of Steel Frames with ten Types of New Braces during Pushover Analysis ارزیابی و مقایسه عملکرد پلاستیک قاب‌های فولادی دارای ده نوع مهاربند نوین طی تحلیل‌های پوش‌اور 69 74 717484 10.48303/bese.2024.2028023.1159 FA مسعود مهدوی دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه سازه، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران 0009-0005-9385-7525 Journal Article 2024 05 03 In order to investigate the behavior of the structure during the earthquake and after it ends, the design engineers examine the performance criteria, including the nonlinear performance of parameters including force, deformation, and yielding mechanism of the structure. Structural design criteria include lateral forces and resistance of members, structural yielding mechanism, story displacement, and performance level that should be checked during structural design. In the plastic performance of the structure, the target relative displacement criteria and the yield mechanism are very important in investigating this performance zone. Among the very important factors in the nonlinear zone are plastic hinges, which investigated in the present study in 10 types of modern braces. For this purpose, a reliable and validated questionnaire was compiled using the opinions of experts in the field of structural engineering. This questionnaire has 6 criteria, the opinions of 70 university professors and PhD students were collected by it. In creating the hierarchical research tree, widely used models including goals and criteria were used. The initial criteria were determined with the help of library studies and the opinions of structural engineering experts. The 6 criteria include "Base shear force", "Pushover curve", "Story displacement and drift", "Bending and shear forces and Torsional anchor", "Plastic hinges" and "Modal periodic time and frequency". Using Cronbach's alpha formula for unlimited societies, the validity of the questionnaire was determined, which was determined as 0.9014. Therefore, questionnaires have high reliability in grades and questions. Then, the average scores collected from the statistical population were entered as primary data in the Expert Choice software. With the hierarchical analysis method in this software, the input data were weighted and finally prioritized. Then, 2D steel frames that have 10 steel braces including Diagonal, Gate, V, Inverted V, Knee, Rhombus, Eccentrically with lateral horizontal link beam, Zipper, Cross, Eccentrically with middle horizontal link beam were modeled by SAP2000 software. The performance of all bracing systems was compared with a steel moment frame (SMF). The steel structures have 4 and 8-story, all the structures were analyzed by nonlinear static analysis (pushover analysis). The results showed that the plastic hinge criterion with an impact factor of 0.424 is the most important parameter of the structure's performance in the plastic zone. Also, the eccentrically braced frame with the middle horizontal link beam (in the 4-story structure) had a total of 33 plastic hinges and the zipper brace (in the 8-story structure) had a total of 49 plastic hinges, which increased by 60.98% and 48.04%, respectively. The plastic hinges were compared to the average of the total braces. The use of each of the 10 mentioned braces in 4 and 8-story structures reduces displacement by 33.65% and 19.27%, respectively, compared to the SMF. طراحی مناسب سیستم مهاربندی سازه، توانایی جذب و اتلاف انرژی کل سازه را طی وقوع زلزله و طوفان‌های شدید افزایش می‌دهد. از جمله روش‌های کارآمد در کاهش نیروهای غیرخطی وارد بر سازه، تشکیل مفاصل پلاستیک در اعضای سیستم مهاربندی است. با ایجاد مفاصل پلاستیک در مهاربندها، بزرگی نیروهای وارده بر ستون‌ها و تیرهای سازه کاهش می‌یابد. لذا در پژوهش حاضر، در ابتدا با استفاده از پرسشنامهای با شش معیار، نظرات اساتید دانشگاه و دانشجویان مقطع دکتری سازه در مورد مهم‌ترین پارامترهای سنجش معیار پلاستیک سازه، گردآوری می‌شود. داده‌ها با روش تحلیل سلسله‌مراتبی با نرمافزار Expert Choice تحلیل و اولویت بندی می‌شوند. سپس، 10 سیستم مهاربندی فولادی شامل مهاربندهای مورب، دروازهای، هفتی، هشتی، زانویی، لوزی، واگرا با تیر پیوند افقی کناری، زیپر، ضربدری، واگرا با تیر پیوند افقی میانی و قاب خمشی فولادی با نرم‌افزار SAP2000 مدل‌سازی می‌شوند. سازه‌های فولادی در 4 و 8 طبقه مدل‌سازی می‌شوند. سازه‌ها طراحی و تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی با طیف طرح استاندارد 2800، آنالیز و مقایسه عملکردی می‌شوند. نتایج نشان داد که معیار مفصل پلاستیک با وزن آماری 0/424، به‌عنوان مهم‌ترین پارامتر سنجش عملکرد پلاستیک سازه است. در بخش بررسی عملکرد مفصل پلاستیک، نتایج نشان داد که مهاربند واگرا با تیر پیوند افقی میانی (در سازه ی 4 طبقه) و مهاربند زیپر (در سازه ی 8 طبقه)، بیشترین توانایی را در ایجاد مفاصل پلاستیک با سطوح عملکردی بالاتر دارند. استفاده از تمامی مهاربندهای مذکور در قاب فولادی، موجب افزایش تعداد و ارتقای سطح عملکرد مفاصل پلاستیک، در مقایسه با قاب خمشی فولادی می‌شود.

https://www.bese.ir/article_717484_aa4c5695ac3a3b29b43e2bf2e2b6e891.pdf

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 3 2025 09 23 Effect of Various Parameters on the Seismic Vulnerability Analysis of a Group of Steel Structures Using Microtremor اثرگذاری پارامترهای مختلف در تحلیل آسیب‌پذیری گروهی از سازه‌های فولادی با استفاده از میکروترمور 75 90 717485 10.48303/bese.2024.2030803.1163 FA شیرین خرّم جاهد دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه سمنان، دانشکده عمران، گروه زلزله، سمنان، ایران محمدایمان خداکرمی دانشیار، گروه زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران 0000-0002-2603-0529 Journal Article 2024 06 01 Since the 1960s, seismic vulnerability studies of buildings have gained paramount importance, driven by major earthquakes such as Niigata (1964) and San Fernando (1971), which exposed critical deficiencies in structural performance. These events spurred the development of diverse assessment methods, ranging from empirical fragility curves to advanced analytical simulations. Among the simplest and most cost-effective techniques is ambient vibration analysis using microtremors (Nakamura's HVSR method, 1989), which estimates dynamic characteristics like fundamental periods via horizontal-to-vertical spectral ratios; however, its reliability has long been questioned compared to strong-motion records due to lower excitation amplitudes. This study rigorously evaluates the feasibility of microtremor-based analysis for seismic vulnerability assessment by directly comparing it against strong ground motion results. A comprehensive inventory of 54 medium-rise steel buildings was analyzed, comprising moment-resisting frames (MRFs: M335S1 to M655S3) and concentrically braced frames (Br335S1 to Br1255S3), spanning 3 to 12 stories across three soil types (classified per Iranian Standard 2800-14). Numerical models were meticulously developed in ETABS for linear elastic analyses and OpenSEES for nonlinear time-history simulations, incorporating soil-structure interaction (SSI) effects via DEEPSOIL profiles and Raychowdhury et al. (2015) relations. Inter-story drift ratios were computed under real earthquake accelerograms from the PEER database (e.g., Kocaeli 1999, Northridge 1994) and synthetic microtremor excitations calibrated with SeismoSignal. Vulnerability indices were then derived using HAZUS-MH MR5, mapping drifts to damage states (Slight, Moderate, Extensive, Complete) across spectral acceleration levels (S1L/M/H, S2L/M/H) for Design Basis Earthquake (DBE) and Maximum Considered Earthquake (MCE) scenarios. PGV/PGA ratios (0.8-1.2) validated spectral compatibility per FEMA 365. Results reveal an 80-90% concordance between microtremor-derived drifts and strong-motion predictions, with taller structures (8-12 stories) showing higher sensitivity to SSI and exhibiting Extensive/Complete damage under MCE (probabilities up to 0.04). Braced frames generally outperformed MRFs in DBE but converged at MCE. This validates ambient vibrations as a practical, low-cost alternative for large-scale screening, particularly in developing regions like Iran. The study proposes an optimal frequency band (0.35-0.58 Hz for HVSR peaks) for future applications on similar steel frames, alongside recommendations for integrating HAZUS with Iranian code updates (e.g., ATC-40 equivalents). Such hybrid approaches enhance post-earthquake rapid visual screening and retrofit prioritization. از دهه 1960 میلادی به بعد، مطالعات در زمینه آسیب‌پذیری ساختمان‌ها به اهمیت ویژه‌ای دست یافت و در همان زمان، روش‌های مختلفی برای ارزیابی این آسیب‌پذیری معرفی شد. یکی از ساده‌ترین این روش‌ها، استفاده از میکروترمور بود که همواره مورد شبهات قرار گرفته است. در این پژوهش، با مقایسه نتایج حاصل از ارزیابی آسیب‌پذیری با استفاده از ارتعاشات قوی زمین و میکروترمور، قابلیت استفاده از تحلیل ارتعاشات محیطی در ارزیابی لرزه‌ای ساختمان‌ها مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، 54 ساختمان فولادی با قاب خمشی و قاب مهاربندی در نظر گرفته شدند که با تعداد و ارتفاع‌های مختلف بر روی سه نوع خاک ساخته شده بودند. سپس، با استفاده از نرم‌افزارهای ETABS و OpenSEES، این ساختمان‌ها مدل‌سازی شده و با استفاده از ارتعاشات زلزله و میکروترمور، جابه‌جایی نسبی بین طبقات ساختمان‌ها محاسبه گردید. در نهایت، نتایج حاصل با استفاده از HAZUS-MH MR5 به‌عنوان شاخص آسیب‌پذیری سازه‌ها مقایسه شدند و تطابق حدود 80 تا 90 درصد بین نتایج حاصل از ارتعاشات قوی و نتایج حاصل از میکروترمور مشاهده شد. این موضوع نشان می‌دهد که استفاده از تحلیل ارتعاشات محیطی، می‌تواند به‌عنوان یک روش ارزشمند و کم‌هزینه در ارزیابی آسیب‌پذیری ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، یک بازه فرکانسی مناسب جهت مطالعات آتی بر روی سازه‌های مشابه این پژوهش ارائه گردید.

https://www.bese.ir/article_717485_b15c8c89e34e261d9c6ef471bf2a95d7.pdf