مقایسه‌ پارامترهای رفتار عملکردی سازه‌های مهاربندی‌ شده‌ کمانش ‌تاب

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه سمنان

2 تحصیلات تکمیلی - دانشکده عمران - دانشگاه سمنان.

چکیده

     در آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای سازه‌ها، مقدار برش پایه با در نظر گرفتن میزان قابلیت جذب انرژی سازه در ناحیه رفتار غیر ‌ارتجاعی، با استفاده از ضریب رفتار سازه کاهش داده می‌شود. با توجه به این که رفتار غیر خطی سازه‌ها تحت زلزله‌های مختلف یکسان نیست، ضریب رفتار علاوه بر مشخصات سازه‌ به ویژگی‌های زلزله‌ اعمالی نیز بستگی دارد. اثر مشخصات رکوردهای زلزله بر ظرفیت شکل‌پذیری و ضریب رفتار سازه‌ها را می‌توان با استفاده از نتایج تحلیل‌های دینامیکی غیر خطی سازه‌ها، ارزیابی نمود. همچنین، با استفاده از معیارهای ارائه شده برای تعیین سطوح عملکرد لرزهای سازه‌ها می‌توان ضریب رفتار را برای سطوح عملکردی مختلف تعیین نمود. در این مقاله، اثر زلزله‌های نزدیک به گسل بر میزان ظرفیت شکل‌پذیری، اضافه مقاومت و ضریب رفتار قاب‌های مهاربندی‌شده‌ هم‌محور با مهاربندهای کمانش‌تاب (BRBF) برای سطوح عملکردی مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، سه سازه‌ی نمونه با تعداد طبقات 3، 6 و 10 انتخاب شده و پارامترهای رفتار لرزه‌ای آن­ها تحت دو مجموعه از رکوردهای دور و نزدیک به گسل و برای سطوح عملکرد مختلف، محاسبه گردیده است. نتایج این تحقیق، نشان می‌دهد که برای یک سطح عملکرد مشخص، مقدار ضریب رفتار سازه‌های مهاربندی‌شده برای رکوردهای نزدیک به گسل به طور متوسط 30 درصد کمتر از مقادیر مربوط به رکوردهای دور از گسل می‌باشد. همچنین به طور میانگین، مقدار ضریب رفتار مربوط به سطح عملکرد "ایمنی جانی" 25 درصد کمتر از مقادیر مربوط به سطح عملکرد "جلوگیری از فرو‌ریزش" می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Performance-based Seismic Behavior Parameters of Buckling Restrained Braced Frames for Near and Far Fault Earthquakes

نویسندگان [English]

  • Morteza Razi 1
  • Mohsen Gerami 1
  • Reza Vahdani 2
1 Semnan University
2 Faculty of Civil and Environmenatal Engineering.
چکیده [English]

Buckling-restrained braced frames (BRBFs) are efficient lateral load resisting systems with great capacity to dissipate seismic input energy. However, the near fault ground motions may impose severe damage to BRBF structures in comparison with ordinary ground motions. The results of previous researchers have proved that the modification of response spectrum cannot solely capture this effect. This paper suggests that behavour factor should be modified for near fault ground motions. In this paper, the behavior factor is evaluated for BRBF structures under near and far fault excitations, for Life Safety (LS) and Collapse Prevention (CP) limit states. The performance-based behavior factor can be used for design of structures in near and far fault regions.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Behavior factor
  • Performance-based design
  • Steel moment frame
  • Near fault ground motion
AISC, “Specification for Structural Steel Buildings”, American Institute of steel construction, Chicago, Illinois, USA, 2010.
Akbari R, Maheri RM, “Analytical investigation of response modification (behavior) factor, R, for reinforced concrete frames rehabilitated by steel chevron bracing”, Journal of Structure and Infrastructure Engineering, 2013, 9(6), 507-515.
Ariyaratan C, Fahnestock,L, A, “Evaluation of buckling-restrained braced frame seismic performance considering reserve strength”, Engineering Structures, 2011, 33(1), 77-89.
ASCE 07-10, “Minimum design loads for buildings and other structures”, American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, USA, 2010.
Asgarian,B, Shokrgozar H.R, “BRBF response modification factor”, Journal of Constructional Steel Research, 2009, 65, 290-298.
ATC34, “A critical review of current approaches to earthquake-Resistant design”, Applied Technology Council, Redwood City, California, USA, 1995.
Baker J, “Quantitative classification of near-fault ground motions using wavelet analysis”, Bulletin of the Seismological Society of America, 2007, 97(5), 1486-1501.
Baker J, Cornell CA, “Vector-valued intensity measures for pulse-like near-fault ground motions”, Engineering structures, 2008, 30, 1048–1057.
Chen CC, Wang CH, Hwang TC, ”Buckling strength of buckling inhibited braces”, Proceeding. 3rd Japan-Korea-Taiwan Joint Seminar on Earthquake Engineering for Building Structures, Taipei, Taiwan, 2001, 265-271.
FEMA 356, “Pre-standard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings”, Reston, Virginia, USA, 2000.
FEMA P695, “Qualification of building seismic performance factors”, Redwood City, USA. 2009.
Gerami M, Abdollahzadeh D, “Local and global effects of forward directivity”, Journal of the Croatian Association of Civil Engineers, 2013, 65(11) , 1015-1029.
Gillie J, L, Rodriguez-Marek A, McDanielc C, "Strength reduction factors for near-fault forward-directivity ground motions", Engineering Structures, 2010, 32, 273-285.
Inoue K, Sawaisumi S, “Bracing design criterion of the reinforced concretepannel including unbounded steel diagonal braces”, Journal of Structural and Construction Engineering, 1992, 432, 41-49.
Izadiniaa M, Rahgozar M, Mohammadrezaei O, “Response modification factor for steel moment-resisting frames by different pushover analysis methods”, Journal of Constructional Steel Research, 2012, 79, 83-90.
Kalkan E, Kunnath S, “Effects of fling step and forward directivity on seismic response of buildings”, Earthquake Spectra, 2006, 22(2), 367-390.
Kalyanaraman V, Ramachandran B, Prasad BK, Sridhara, B.N, “Analytical study of sleeved column buckling resistant braced system”. SEAOC convention proceedings, 2003, 713-720.
Kang CK, Choi BJ, “New Approach to Evaluate the Response Modification Factors for Steel Moment Resisting Frames”, International Journal of Steel Structures, 2011, 11(3), 275-286.
Ker-Chun L. Chu-Chieh J, Jung-Yu Chen B, Heui-Yung Chang B, “Seismic reliability of steel framed buildings”, Structural Safety, 2010, 32, 174-182.
Kim, J, Choi H, “Response modification factors of chevron-braced frames”, Journal of Engineering Structures, 2005, 27(2), 285-300.
Mahmoudi M, Zaree M, “Evaluating response modification factors of concentrically braced steel frames”, Journal of Constructional Steel Research, 2010, 66, 1196-1204.
Ravi Kumar G, Satish Kumar SR, Kalyanaraman V, “Behavior of frames with Non- Buckling bracings under earthquake loading”. Journal of Constructional Steel Research, 2007, 63, 254-62.
Sabelli R, “Research on improving the design and analysis of earthquake-resistantsteel-braced frames”, The 2000 NEHRP Professional Fellowship Report, EERI,Oakland, CA, 2001.
Sabelli R, Mahin S, Chang C, “Seismic demands on steel braced frame buildings with buckling-restrained braces”, Journal of Engineering Structures, 2003, 25(5), 655-66.
Schmidt BJ, Bartlett FM, “Review of resistance factor for steel resistance distributions and resistance factor calibration”, Canadian Journal of Civil Engineering, 2002, 29, 109-18.
Scott MH, Fenvese GL, “Plastic hinge integration method for force-based beam-column elements”, ASCE Journal of Structural Engineering, 2006, 132(2), 244-252.
SEAOC, “Recommended Provision for Buckling-restrained braced frames”, Seismology and structural committee, Structural Engineers Association of Northern California, San Francisco, CA. 2001.
SeismoSoft, SeismoStruct, “A computer program for static and dynamic analysis for framed structures”, Version 6.0, Available from URL:www.seismosoft.com (online), 2012.
Somerville PG, Smith NF, Graves RW, Abrahamson NA, “Modification of empirical strong ground motion attenuation relations to include the amplitude and duration effects of rupture directivity”,  Seismological Research Letters, 1997, 68(1),199-222.
Tsai KC, Hwang YC, Weng CS, “Subassembly testing and analysis ofbuckling restrained brace for seismic resistance”, Structural Engineering, 2014, 19(2), 312-319.
Uang CM, “Establishing R (or Rw) and Cd factor for building seismic provision”, Journal of Structure Engineering, 1991, 117(1), 19-28
Wakabayashi M, Nakamura T, Kashibara A, Morizono T, Yokoyama H, “Experimental study of elasto-plastic properties of precast concrete wall panels with built-in insulating braces”, Summaries of Technical Papers of Annual Meeting, Architectural Institute of Japan, 1973, 1041-1044.