فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

ارزیابی عملکرد لرزه‌ای سازه‌های قاب محیطی ترکیبی دارای اتصالات نیمه‌صلب با تمرکز بر پیاده‌سازی مفاهیم تحلیلی تاب‌آوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران ، ایران
4 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
چکیده
سازه قاب خمشی فولادی با چیدمان و ساختارهای ترکیبی مختلف می­ تواند به‌عنوان اسکلت مقاوم با قابلیت میرا نمودن انرژی ناشی از بارگذاری‌های دینامیکی به کار برده شود. این اسکلت مقاوم نیز حاوی چیدمان ­های مختلف اتصالات صلب و نیمه‌صلب است. هدف از این پژوهش، ارزیابی مشخصات عملکرد لرزه ­ای دو سازه قاب خمشی محیطی دسته شده با پیکربندی 10 و 20 طبقه است. پیکربندی هر دو اسکلت مقاوم نیز در دو حالت دارای چیدمان اتصالات صلب کامل و نیز حاوی آرایش ترکیبی از اتصالات صلب و نیمه‌صلب با گیرداری 80 درصد می ­باشد. بررسی­ های صورت گرفته در این پژوهش، متأثر از وجود اثرات پالس و اسپایک ­های نیرومند سرعت در تاریخچه زمانی رکوردهای سه مؤلفه‌ای انتخابی است. رفتار و پارامتر­های پاسخ لرزه ­ای سازه ­های مطالعاتی با انجام و ارزیابی نتایج تحلیل ­های دینامیکی فزاینده (IDA) و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی (NTHA) بررسی شده است. ارزیابی ­های مقایسه­ ای بر روی تغییرات پارامتر تغییر مکان جانبی نسبی طبقات (Drift)، تدوین و ساختارسازی نمودار­های شکنندگی و محاسبه شاخص استحکام تاب‌آوری لرزه ­ای (تاب‌آوری سخت) صورت گرفته است. آورده­ های محاسباتی و نتایج حاصله گویای آن است که حاکمیت اصل ستون قوی-تیر ضعیف، همراه با رعایت مشخصه رفتار پیچشی سخت برای طرح لرزه‌ای می‌تواند سبب تقارب و نزدیکی قابل‌توجه میان پارامترهای پاسخ غیرخطی و شاخص تاب‌آوری اسکلت­ های قاب-پایه با چیدمان­ های اتصالات صلب و نیمه‌صلب گردد. همچنین ملاحظه ­شد که لحاظ نمودن نکات یاد شده، تأثیر به نسبت یکسانی در برقرار ماندن پایداری سازه و جلوگیری از وقوع وضعیت فروریزش تحت اثر جنبش­ های ضربه‌ای زمین در هنگام زلزله‌های نیرومند دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abolmaali, A., Matthys, J. H., Farooqi, M., & Choi, Y. (2005). Development of moment–rotation model equations for flush end-plate connections. Journal of Constructional Steel Research, 61(12), 1595-1612. doi: 10.1016/j.jcsr.2005.05.004
Abolmaali, A., Razavi, M., & Radulova, D. (2012). On the concept of earthquake resistant hybrid steel frames. Journal of Constructional Steel Research, 68(1), 34-42. doi:  10.1016/j.jcsr.2011.07.001
Ahlehagh, S., & Mirghaderi, S.R. (2020). Decoupling the strength and drift criteria in steel moment‐resisting frames. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 29(17), e1804. doi: 10.1002/tal.1804
Aksoylar, N.D., Elnashai, A.S., & Mahmoud, H. (2011). The design and seismic performance of low-rise long-span frames with semi-rigid connections. Journal of Constructional Steel Research, 67(1), 114-126. doi: 10.1016/j.jcsr.2010.07.001
Baghaei Lake, E., Homami, P., & Meshkat-Dini, A. (2021). Evaluation of the robustness component of seismic resilience in low and mid-rise braced frame structures in near-field sites. Sharif Journal of Civil Engineering, 37.2(2.2), 159-171. doi: 10.24200/j30. 2020.56543.2839 (in Persian).
Boukhalkhal, S.H., Ihaddoudène, A.N.T., Da Costa Neves, L.F., Vellasco, P.C.G.D.S., & Madi, W. (2020). Performance assessment of steel structures with semi-rigid joints in seismic areas. International Journal of Structural Integrity, 11(1), 13-28. doi: 10.1108/IJSI-02-2019-0007
Bruneau, M., Chang, S.E., Eguchi, R.T., Lee, G.C., O’Rourke, T.D., Reinhorn, A.M., Shinozuka, M., Tierney, K., Wallace, W.A., & Von Winterfeldt, D. (2003). A framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of communities. Earthquake Spectra, 19(4), 733-752. doi: 10.1193/1. 1623497
Bruneau, M., & Reinhorn, A. (2006). Overview of the Resilience Concept. Proceedings of the 8th U.S. National Conference on Earthquake Engineering, San Francisco, California, USA.
Bruneau, M., Wilson, J.C., & Tremblay, R. (1996). Performance of steel bridges during the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe, Japan) earthquake. Canadian Journal of Civil Engineering, 23(3), 678-713. doi: 10.1139/l96-883
Cimellaro, G.P., Reinhorn, A.M., & Bruneau, M. (2010). Framework for analytical quantification of disaster resilience. Engineering Structures, 32(11), 3639-3649. doi: 10.1016/j.engstruct.2010.08.008
CSI, Analysis Reference Manual for SAP2000. (2010). Berkeley, California, USA.
De Carvalho, L.C.V., De Andrade, S.A.L., & Vellasco, P.C.G.S. (1998). Experimental analysis of bolted semi-rigid steel connections. Journal of Constructional Steel Research, 46(1–3), 238-240. doi: 10.1016/S0143-974X(98)00092-3
Dong, S., Yu, Y., Ge, H., & Luo, Y. (2024). Nonlinear dynamic collapse analysis of space semi-rigid frames using finite particle method. Journal of Constructional Steel Research, 216, 108607. doi: 10.1016/j.jcsr.2024. 108607
FEMA. (2000). Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, FEMA356. Create Space Independent Publication.
FEMA. (2005). Improvement of nonlinear static seismic analysis procedures, FEMA440 (FEMA Region II). Applied Technology Council (ATC-55 Project).
Hajjar, J.F., Gourley, B.C., O’Sullivan, D.P., & Leon, R.T. (1998). Analysis of mid-rise steel frame damaged in northridge earthquake. Journal of Performance of Constructed Facilities, 12(4), 221-231. doi: 10.1061/ (ASCE)0887-3828(1998)12:4(221)
Hassan, E.M., Admuthe, S., & Mahmoud, H. (2020). Response of semi-rigid steel frames to sequential earthquakes. Journal of Constructional Steel Research, 173, 106272. doi: 10.1016/j.jcsr.2020.106272
Khademi, M., Tehranizadeh, M., Shirkhani, A., & Hajirasouliha, I. (2023). Earthquake-induced loss assessment of steel dual concentrically braced structures subjected to near-field ground motions. Structures, 51, 1123-1139. doi: 10.1016/j.istruc.2023. 03.105
Kishi, N., & Chen, W.F. (1986). Database for Steel Beam to Column Connections, CE-STR-86-26, School of Civil. Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana.
Kishi, N., Chen, W.F., Goto, Y., & Hasan, R. (1996). Behavior of tall buildings with mixed use of rigid and semi-rigid connections. Computers & Structures, 61(6), 1193-1206. doi: 10.1016/0045-7949(96)00052-1
Lachanas, C.G., & Vamvatsikos, D. (2021). Model type effects on the estimated seismic response of a 20-story steel moment resisting frame. Journal of Structural Engineering, 147(6), 04021078. doi: 10.1061/ (ASCE)ST.1943-541X.0003010
Liu, Y.X., Cui, X.Z., & Hong, H.P. (2022). Stochastic modelling of the pulse-like near-fault ground motions with time-frequency representation. Journal of Seismology, 26(2), 387-414. doi: 10.1007/s10950-021-10064-7
Lu, S., Wang, M., Han, X., & Yin, T. (2024). Seismic performance analysis of semi-rigid steel frame based on panel zone mechanical characteristics of the joint experiment study. KSCE Journal of Civil Engineering, 28(5), 1960-1979. doi: 10.1007/s12205-024-1482-9
Mai, C., Konakli, K., & Sudret, B. (2017). Seismic fragility curves for structures using non-parametric representations. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 11(2), 169-186. doi: 10.1007/s11709-017-0385-y
Movaghati, S., & Abdelnaby, A.E. (2019). Experimental study on the nonlinear behavior of bearing-type semi-rigid connections. Engineering Structures, 199, 109609. doi: 10.1016/j.engstruct.2019. 109609
Multi-Hazard Loss Estimation Methodology (HAZUS), (2005). Federal Emergency Management Agency & Department of Homeland Security, Washington, D.C., USA.
Noh, H.Y., Lallemant, D., & Kiremidjian, A.S. (2015). Development of empirical and analytical fragility functions using kernel smoothing methods. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 44(8), 1163-1180. doi: 10.1002/eqe.2505
Pang, Y., & Wang, X. (2021). Cloud-IDA-MSA conversion of fragility curves for efficient and high-fidelity resilience assessment. Journal of Structural Engineering, 147(5), 04021049. doi: 10.1061/(ASCE) ST.1943-541X.0002998
PEER Ground Motion Database, California, http://peer.berkeley.edu
PERFORM 3D, CSI, (2011). Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3DStructures, Computers and Structures Inc., Berkeley, California, USA.
Razavi, M., & Abolmaali, A. (2014). Earthquake resistance frames with combination of rigid and semi-rigid connections. Journal of Constructional Steel Research, 98, 1-11. doi: 10.1016/j.jcsr.2014.02.006
Saadi, M., Yahiaoui, D., Lahbari, N., & Tayeb, B. (2021). Seismic fragility curves for performance of semi-rigid connections of steel frames. Civil Engineering Journal, 7(7), 1112-1124. doi: 10. 28991/cej-2021-03091714
Safaie, S. (2021). Assessment of Dynamic Instability of Steel Resistant Frames with Rigid and Semi-Rigid Connections Affected by Seismic Wave Propagation due to Near-Field Records. MSc. Thesis, Kharazmi University, Tehran, Iran, 2021 (in Persian).
Seniwongse, M. (2021). Specifying fixed-base columns or pinned-base columns in computer analysis and design of steel frames. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 26(1), 04020059. doi: 10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000541
Sharma V., Shrimali M.K., Bharti S.D., Datta T.K., (2019). Seismic energy dissipation in semi-rigid connected steel frames. 16th World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures, ASSIS, RAEE, Saint-Petersburg, 705-717.
Sharma, V., Shrimali, M.K., Bharti, S.D., & Datta, T.K. (2021). Seismic fragility evaluation of semi-rigid frames subjected to near-field earthquakes. Journal of Constructional Steel Research, 176, 106384. doi: 10.1016/j.jcsr.2020.106384
Sun, W., Bocchini, P., & Davison, B.D. (2020). Resilience metrics and measurement methods for transportation infrastructure: The state of the art. Sustainable and Resilient Infrastructure, 5(3), 168-199. doi: 10.1080/23789689.2018.1448663
Standard No. 2800. (2014). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, 4th Edition, Tehran, Iran (in Persian).
The Iranian National Building Code. (2014). Design Loads for Buildings. Issue 6, Tehran, Iran (in Persian).
The Iranian National Building Code. (2014). Steel Structures. Issue 10, Tehran, Iran (in Persian).
Uang, C.M., & Bruneau, M. (2018). State-of-the-       art review on seismic design of steel structures.   Journal of Structural Engineering, 144(4), 03118002. doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001973
Vamvatsikos, D., & Cornell, C. A. (2005). Direct estimation of seismic demand and capacity of multidegree-of-freedom systems through incremental dynamic analysis of single degree of freedom approximation. Journal of Structural Engineering, 131(4), 589-599. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445 (2005)131:4(589)

  • تاریخ دریافت 10 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 20 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش 05 آذر 1403