بررسی رفتار مهاربند مقید در برابر کمانش با جان مقید شده تمام فولادی تحت اثر بار چرخه ای

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مراغه-تبریز، ایران

2 دانشگاه شهید مدنی آذبایجان

3 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مراغه-تبریز، ایران

10.22034/ceej.2025.62835.2377

چکیده

در این مقاله به بررسی رفتار مهاربند مقید در برابر کمانش با جان مقید شده تمام فولادی تحت بار چرخه‌ای پرداخته می‌شود. بدین منظور در ابتدا رفتار مهاربند پیشنهادی استخراج و نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. پس از صحت سنجی رفتار مهاربند پیشنهادی، مطالعات پارامتری انجام گردیده است. پارامترهایی که مورد بررسی قرار گرفته ضخامت هسته فولادی و ضریب اصطکاک مابین هسته و غلاف فولادی بوده و تاثیر هر یک از پارامترها در رفتار مهاربند مطالعه شده است. بدین منظور از تحلیل استاتیکی غیرخطی تحت بار چرخه‌ای استفاده شده است. الگوی بارچرخه‌ای مورد استفاده براساس آیین نامه AISC341-10 بوده است. برای مدلسازی مهاربند از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. نتایج تحلیل نشان می‌دهد که با افزایش ضریب اصطکاک بین هسته و غلاف فولادی و ضخامت هسته فولادی میزان مقاومت نهایی مهاربند افزایش می‌یابد. در ضمن نتایج تحلیل حاکی از آن می‌باشد که با افزایش ضریب اصطکاک میزان شکل پذیری مهاربند و قابلیت استهلاک انرژی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد به طوری که در ضریب اصطکاک برابر با 4/0 مهاربند شروع به کمانش می‌کند. همچنین تاثیر مهاربند کمانش تاب در رفتار لرزه‌ای یک قاب چهار طبقه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان دهنده آن می‌باشد که سازه‌ی دارای مهاربندی متداول در سطوح پایین‌تری از شتاب طیفی دچار فروریزش می‌شوند. در مقابل، سازه‌های مجهز به مهاربندهای کمانش‌ناپذیر دارای شتاب فروریزش بالاتری بوده و منحنی‌ IDA روندی افزایشی را نشان می‌دهند که بیانگر تأثیر قابل توجه BRBها در رفتار لرزه‌ای می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of all-steel-web restrained buckling -restrained brace under cyclic loading

نویسندگان [English]

  • Alireza Rasoli Chanzag 1
  • Nader Hoveidae 2
  • Ahmad Maleki 3
1 Civil engineering faculty, Islamic Azad University, Marageh branch, Tabriz, Iran
2 Azarbaijan Shahid Madani University
3 Civil engineering faculty, Islamic Azad University, Marageh branch, Tabriz, Iran
چکیده [English]

This study examines the cyclic behavior and seismic performance of an all-steel-web buckling-restrained brace (BRB). Initially, a numerical model of the BRB was developed using ABAQUS software and validated against experimental results, demonstrating good agreement. The brace was subjected to a cyclic loading protocol based on AISC 341-10 standards. Following validation, parametric studies were conducted to investigate the effects of two key parameters: the thickness of the steel core and the friction coefficient between the core and the surrounding steel encasing. Results from the nonlinear static analyses revealed that both parameters significantly influence brace performance. Increasing the steel core thickness and the friction coefficient enhances the ultimate strength of the brace. However, a higher friction coefficient adversely affects ductility and energy dissipation capacity. Notably, buckling initiation was observed at a friction coefficient of 0.4, indicating a critical threshold beyond which performance may degrade. In the second phase of the study, the seismic performance of a four-story frame equipped with BRBs was evaluated using Incremental Dynamic Analysis (IDA). The results showed that frames with conventional bracing systems tend to collapse under lower spectral acceleration levels, while those equipped with BRBs demonstrated higher collapse capacities. The IDA curves of BRB-equipped frames exhibited a consistent upward trend, confirming the superior seismic resilience provided by BRBs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Buckling -restrained brace
  • Energy dissipation
  • Nonlinear static analysis
  • Cyclic loading
  • Ultimate strength