مطالعه عددی رفتار لرزه‌ای قاب‌های فولادی سرد نورد شده با مهاربند K شکل

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان

3 دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان

چکیده

     یکی از روش‌های نوین ساختمان­سازی استفاده از فولاد سرد نورد شده به عنوان سیستم باربر سازه است. رفتار لرزه‌ای سازه‌های فولادی سرد نورد شده به میزان قابل توجهی به مشخصات لرزه‌ای سیستم باربر جانبی وابسته است. مهاربند K شکل یکی از انواع تجاری مهاربندهای ساخته شده از فولاد سرد نورد شده است. بخش عمده‌ای از سختی، مقاومت جانبی و شکل­پذیری این سیستم به جنس، ضخامت و نحوه قرارگیری این اعضا وابسته است. با این وجود سایر اعضا و پارامترهای مختلف نیز در نحوه انتقال نیروی جانبی از طبقات مختلف به فونداسیون و همچنین پارامترهای لرزه‌ای این مهاربند اثرگذار هستند. در این مقاله با استفاده از نرم‌افزار اجزاء محدود ANSYS به بررسی تأثیر بعضی از این پارامترها از جمله ضخامت مقاطع، فاصله ستونچه‌ها و نسبت ابعادی مهاربند بر سختی جانبی، ظرفیت نهایی و ضریب رفتار لرزه‌ای پرداخته شده است. برای محاسبه ضریب رفتار لرزه‌ای از روش‌های ارائه شده توسط دستور العمل‌های FEMA استفاده شده است. پس از بررسی نتایج بدست آمده مشخص شد که تغییر نسبت ابعادی بر ظرفیت نهایی و پارامترهای لرزه‌ای مهاربند K شکل تأثیری ندارد و همچنین افزایش ضخامت مقاطع باعث تغییر نوع خرابی از کمانش اعضا به کمانش موضعی اعضا در محل اتصالات می‌شود. تغییرات R برحسب تغییر ضخامت نیز روند مشخصی نداشته و محدوده‌ای بین 2/2 تا 4/3 را شامل شده است. از سوی دیگر افزایش فاصله ستونچه‌ها باعث افزایش ظرفیت مهاربندها شده ولی این روند پس از چند مرحله افزایش، تغییر کرده و باعث کاهش ظرفیت نهایی گردیده است.

تازه های تحقیق

.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Numerical Study on Seismic Behavior of K-Braced Cold Formed Steel Frames

نویسندگان [English]

  • Hossein Tajmir Riahi 1
  • Mehran Zaynalian 2
  • Amin Rabiei 3
1 Department of Civil and Transportation Engineering, University of Isfahan
2 Department of Civil and Transportation Engineering, University of Isfahan
3 Department of Civil and Transportation Engineering, University of Isfahan
چکیده [English]

The use of cold-formed steel (CFS) members as the main framing elements in a structure is becoming more accepted in the housing industry, especially in low rise residential buildings, due to its unique advantages such as being cost-effective, light-weight and very easy to work with. One of commercially utilized types of lateral resistant systems for CFS structures is the K-braced system. Despite the research performed on this kind of bracing system, still there are many parameters that their influences on the lateral performances of the walls under static and dynamic loading have not been studied. Hence, more research work is required in order to clarify the many different aspects of the seismic performance of K-braced CFS shear walls, including rational estimation of the response modification factor, R, as well as the achievable ductility and strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cold-Formed Steel Structure
  • K-braced
  • Seismic response modification factor
  • Lateral stiffness
  • Ultimate capacity

مراجع

مقدم ح، "مهندسی زلزله مبانی و کاربرد"، ویرایش هفتم، نشر کتاب دانشگاهی، 1387.
Adham S, Avanessian V, Hart G, Anderson R, Elmlinger J, Gregory J, “Shear wall resistance of lightgage steel stud wall systems”, Earthquake Spectra, 1990, 6, 1-14.
AISI, “Standard for cold-formed steel framing- Lateral design”, Washington, D.C.: American Iron and Steel Institute, 2007.
“ANSYS® Academic Research”, 14.50, Ed., 2013.
AS/NZS4600., “Cold-formed steel structures”, Australian Building Codes Board, 2005.
B.S.S. Council, “FEMA-356, Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings”, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, 2000.
B.S.S. Council, “FEMA 450, NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures: Provisions/ Prepared by the Building Seismic Safety Council”, Building Seismic Safety Council, National Institute of Building Sciences, 2004.
Hibbitt H, Karlsson B, Sorensen P, ABAQUS/standard: User's Manual vol. 1: Hibbitt, Karlsson & Sorensen, 1998.
Lai SSP, Biggs JM, “Inelastic response spectra for aseismic building design”, Journal of the Structural Division, 1980, 106, 1295-1310.
Lim JB, Nethercot DA, “Finite element idealization of a cold-formed steel portal frame”, Journal of Structural Engineering, 2004, 130, 78-94.
Miranda E, Bertero VV, “Evaluation of strength reduction factors for earthquake-resistant design”, Earthquake spectra, 1994, 10, 357-379.
Moghimi H, Ronagh HR, “Better connection details for strap-braced CFS stud walls in seismic regions”, Thin-Walled Structures, 2009, 47, 122-135.
Newmark NM, Hall WJ, “Seismic design criteria for nuclear reactor facilities”, Building Practices for Disaster Mitigation, National Bureau of Standard, U.S. Report No. 46, 1973.
Rogers C, Hancock G, “Ductility of g550 sheet steels in tension-elongation measurements and perforated tests”, University of Sydney, 1996.
Schafer B, Peköz T, “Computational modeling of cold-formed steel: characterizing geometric imperfections and residual stresses”, Journal of Constructional Steel Research, 1998, 47, 193-210.
Sivakumaran K, Abdel-Rahman N, “A finite element analysis model for the behaviour of cold-formed steel members”, Thin-walled structures, 1998, 31, 305-324.
Zeynalian M, “Seismic performance of cold formed steel structures, and risk analysis and management for use in earthquake prone regions”, Ph.D, University of Queensland, 2012.
Zeynalian M, “Axial Compression Capacity of Cold Formed Steel C-Channel Single Stud Section”, presented at the 7th National Congress on Civil Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran, 2013.
Zeynalian M, Ronagh H, “A numerical study on seismic characteristics of knee-braced cold formed steel shear walls”, Thin-Walled Structures, 2011, 49, 1517-1525.
Zeynalian M, Ronagh H, “A numerical study on seismic performance of strap-braced cold-formed steel shear walls”, Thin-Walled Structures, 2012, 60, 229-238.
Zeynalian M, Ronagh H, Hatami S, “Seismic characteristics of K-braced cold-formed steel shear walls”, Journal of Constructional Steel Research, 2012, 77, 23-31.
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 47.3، شماره 88 - شماره پیاپی 88
پاییز 1396
آذر 1396
صفحه 47-58

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار