فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

ارزیابی لرزه‌ای قاب خمشی فولادی متداول دارای نقایص طراحی و اجرایی؛ مطالعه موردی: استفاده از مقاطع مرکب جفت با بال نیم پهن و نقص در اجرای جوش نفوذی کامل

نوع مقاله : Articles

نویسندگان
کیارش ناصراسدی 1
سعیدرضا مساح 2
حامد محمد لو 3
امیرحسین قادری 3
1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان
2 گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
3 دانشگاه زنجان، زنجان
چکیده
سازه‌های فولادی اجرا شده در ایران بنابر دلایل گوناگون دارای خطاهای طراحی و اجرایی متعددی همچون استفاده از مقاطع مرکب جفت با بال نیم­پهن (2IPE) به‌جای تک مقطع بال‌پهن (IPB)، وجود ترک در جوش، نقص در اجرای جوش نفوذی کامل و عدم قرارگیری ورق‌های پیوستگی در جای صحیح می‌باشد که وجود این خطاها موجب افزایش آسیب‌پذیری در این‌گونه قاب‌ها می‌شود. در این مطالعه، به‌منظور بررسی رفتار قاب‌های اجرا شده در ایران، دو نمونه قاب 3 و 5 طبقه موجود در نظر گرفته شده و احتمال خرابی و میزان خسارت متوسط سالیانه آنها با قاب آرمانی (ایده­آل) آیین‌نامه‌ای مقایسه شده است. به‌منظور تعیین رفتار غیر‌خطی قاب‌ها، در ابتدا تأثیر وجود نقص در اتصالات بر رفتار غیرخطی آنها با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود بررسی شده و سپس در ادامه با شبیه‌سازی رفتار غیرخطی قاب‌های اجرایی و قاب­های آرمانی، رفتار احتمالاتی آنها در زلزله‌ها تعیین شده و منحنی شکنندگی قاب‌ها برآورد گردیده است. همچنین، احتمال خرابی­های مختلف و خسارت متوسط سالیانه آنها در تهران برآورد شده است. نتایج نشان می‌دهد در سازه‌ 3 و 5 طبقه احتمال خرابی قاب اجرا شده به‌ترتیب 7/1 و 12/4 برابر قاب آرمانی بوده و خسارت متوسط سالیانه به‌ترتیب 762/1 و 36/2 برابر قاب‌های آرمانی می‌باشد. بر این اساس می‌توان نتیجه گرفت که اولاً، قابلیت اعتماد سازه‌های دارای نقص، بسیار کمتر از قاب‌های آرمانی آیین‌نامه‌ای می‌باشد. ثانیاً، خسارات متوسط سالیانه قاب‌های اجرا شده دو برابر قاب‌های آرمانی است. ثالثاً، نقص اجرایی در سازه‌های با ارتفاع بیشتر، تأثیر فزاینده­ای بر افزایش احتمال خرابی و خسارات متوسط سالیانه قاب‌ها خواهد داشت. این نتایج نشان‌دهنده‌ی این واقعیت است که به دلیل ضعف اجرایی، ایمنی سازه­های اجرا شده در ایران بسیار کمتر از میزان مورد نظر در آیین‌نامه است و با افزایش بلندی سازه، از میزان آن کاسته می­شود. بدین‌منظور پیشنهاد می‌شود استفاده از مقاطع مرکب جفت با بال نیم پهن در ستون‌های قاب خمشی محدود شده و یا تمهیدات ویژه‌ای (مانند کاهش ضریب رفتار) برای آنها در نظر گرفته شود و نظارت کافی بر اجرای این سازه‌ها اعمال گردد.
کلیدواژه‌ها
قاب خمشی فولادی
نواقص اجرایی
منحنی شکنندگی
احتمال خرابی
خسارت متوسط سالیانه
  1. Dubina, D. and Stratan, A. (2002) Behaviour of welded connections of moment resisting frames beam-to-column joints. Engineering Structures, 24(11), 1431-1440.
  2. Blais, R. (1974) Joints Soudes Pour Profiles Tubulaires. M.Sc. Thesis, Civil Engineering Department, Laval University, Quebec.
  3. Deylami, A. and Shiravand, M.R. (2008) The experimental study on built-up column seismic resistant moment connections using side plates. The 14th World Conference on Earthquake Engineering (in Persian).
  4. Chen, C.C., Lin, C.C. and Tsai, C.L. (2004) Evaluation of reinforced connections between steel beams and box columns. Engineering Structures, 26(13), 1889-1904.
  5. Tahoni, S. (1998) Study of the rigidity in Khorjini connections. Second Specialized Workshop on Satchel Connections, Building and Housing Research Center (in Persian).
  6. Mazroi, A. and Mostafaei, H. (1998) Improvement Methods for Satchel Connections. Second Specialized Workshop on Satchel Connections, Building and Housing Research Center (in Persian).
  7. Mostafaei, H. and Mazroi, A. (2004) Experimental study and post-earthquake damage inspection of scissors-type or Satchel (Khorjini) connections for steel-frame buildings. 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada.
  8. Hashemi, B.H. and Jafari, M.A. (2012) Experimental evaluation of cyclic behavior of batten columns. Journal of Constructional Steel Research, 78, 88-96.
  9. Righiniotis, T.D. and Imam, B. (2004) Fracture reliability of a typical Northridge steel moment resisting connection. Engineering Structures, 26(3), 381-390.
  10. Amiri, H.R., Aghakouchak, A.A., Shahbeyk, S., and Engelhardt, M.D. (2013) Finite element simulation of ultra-low cycle fatigue cracking in steel structures. Journal of Constructional Steel Research, 89, 175-184.
  11. Azuma, K., Kurobane, Y., and Makino, Y. (2000) Cyclic testing of beam-to-column connections with weld defects and assessment of safety of numerically modeled connections from brittle fracture. Engineering Structures, 22(12), 1596-1608.
  12. Hanji, T., Saiprasertkit, K. and Miki, C. (2011) Low-and high-cycle fatigue behavior of load-carrying cruciform joints with incomplete penetration and strength under-match. International Journal of Steel Structures, 11(4), 409-425.
  13. Azizbakhsh, A., Lotfollahi, M.A., Roshan, A. (2015) Evaluation of seismic safety sensitive steel moment frame geometrical dimensions. 15th Civil Students Conference, Urmia University (in Persian).
  14. Nasserasadi, K., Ghafory-Ashtiany, M., Eshghi, S., and Zolfaghari, M.R. (2009) Developing seismic fragility function of structures by stochastic approach. Asian Journal of Civil Engineering (building and housing), 10(2), 183-200.
  15. Hazus, M. (2008) Earthquake loss estimation methodology, Technical Manual. National Institute of Building Sciences for Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, MR3 ed.
  16. Hibbitt, Karlsson and Sorensen (1998) ABAQUS/Standard: User's Manual (Vol. 1), Hibbitt, Karlsson & Sorensen.
  17. Min Yang, Ch., Moon Kim, Y. (2007) Cyclic behavior of bolted and welded Beam-to-Column joints. International Journal of Mechanical Sciences, 49(5), 635-649.
  18. FEMA-440 (2005) Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures. FEMA-440, Redwood City.
  19. Saadai Jahromi, A. (2013) Select and Scale Seismic Mapping in Order to Achieve Structural Response, Taking into Account the Probability Distribution of Near-Field Earthquakes. M.Sc. Thesis, Civil Engineering Department, Zanjan University (in Persian).
  20. Dadashi, R. and Nasserasadi, K. (2015) Seismic damages comparison of low-rise moderate reinforced concrete moment frames in near-and far-field earthquakes by a probabilistic approach. International Journal of Advanced Structural Engineering (IJASE), 7(2), 171-180.

  • تاریخ دریافت 19 اردیبهشت 1395
  • تاریخ بازنگری 07 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش 06 دی 1399