ارزیابی رفتار لرزه‌ای مهاربند واگرا با پیوند قائم ساخته شده از فولاد کم مقاومت

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

در مهاربندهای برون‌محور مجهز به تیر پیوند قائم، با افزایش ظرفیت شکل‌پذیری، نیاز مقاومتی سازه‌ها کاهش می‌یابد. در هنگام زلزله، تیر پیوند قائم با ورود به حوزه فراارتجاعی انرژی زلزله را مستهلک می‌کند بدون آن که نیاز باشد اعضای دیگر وارد ناحیه غیر ارتجاعی شوند. اگر در ساخت عضو تیر پیوند از مصالح شکل‌پذیرتر استفاده شود، قطعاً کارآیی آن بیشتر خواهد شد. هدف از این مقاله ارزیابی رفتار لرزه‌ای مهاربند واگرا با پیوند قائم ساخته شده از فولاد کم مقاومت (EGS) می‌باشد. بدین‌ منظور با استفاده از تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش‌آور) مقادیر ظرفیت سختی، مقاومت، شکل‌پذیری و همچنین ضریب رفتار نمونه‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مدل‌ها تأثیر پارامترهای ارتفاع سازه‌ها، طول تیر پیوند قائم و نوع فولاد مصرفی در پیوند قائم مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که کاربرد فولاد کم مقاومت درتیرهای پیوند قائم، میزان ظرفیت شکل‌پذیری، سختی و ضریب رفتار سازه‌ها را به ترتیب برابر 23، 16 و 14 درصد افزایش خواهد داد. کوتاه‌تر بودن پیوندهای قائم نیز موجب می‌شود رفتار لرزه‌ای این قاب‌ها بهتر شود. در مجموع می‌توان گفت کاربرد فولاد EGS به لحاظ اجرایی و اقتصادی طرح را مقرون به صرفه می‌نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seismic Behavior of Eccentrically Braced Frames with Vertical Links made of Easy-Going Steel

نویسندگان [English]

  • Elham Nouri
  • Mussa Mahmoudi
Faculty of Civil Engineering, University of Shahid Rajaee Teacher Training
چکیده [English]

     In order to reduce the seismic demand and enhancement the ductility capacity, vertical link beams as a ductile element are used in eccentrically braced frames. During the earthquake, vertical link beams dissipate the energy by forming nonlinear deformations in their plastic region while the other members remain in the elastic range. In EGS, the percentages of carbon and other alloys are very low. EGS has high ductility. The most ductile kind of easy-going steel has a nominal yielding stress between 90-110 MPa and its Young’s modulus is equal to that of normal steel. In Fig. 1, the stress-strain curve of this steel is compared to that of normal steel. If the vertical link beam is made of EGS, which yields at smaller stress compared to the normal steel, its performance and energy absorption will improve as shown in Fig. 2.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Eccentrically braced frame
  • Vertical link beam
  • Easy-Going steel (EGS)
  • Ductility
  • Response modification factor
  • Nonlinear static analysis
صبوری س، "سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی طرح اندیشه استفاده از فولاد نرم"، تهران، نشرانگیزه، 1383.
زهرایی س­م، ماهروزاده ی، "بررسی آزمایشگاهی کاربرد تیر پیوند قائم در بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی"، 1389.
Arce, Okazaki T, Engelhardt MD, “Experimental Behavior of Shear and Flexural Yielding Links of ASTM A992 Steel”, Proceedings of the 4th Intl. Specialty Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas,  Stessa 2003, Naples, Italy, 2003.
Bahrampoor H, Sabouri-Ghomi S, “Effect of easy-going steel concept on the behavior of diagonal eccentrically braced Frames”, International Journal of Civil Engineering, 2010, 8 (3), 242-255.
Bahrampoor H, Sabouri-Ghomi M, “Effect of easy-going steel concept on the behavior of diagonal eccentrically braced Frames”, International Journal of Civil Engineering, 2010, 8 (3), 242-255.
Becker R, Ishler M, “Seismic design practice for eccentrically braced frames”, Steel Tips of Structural Steel Education Council, Berkeley-California, 1996.
Berman JW, Bruneau M, “Experimental and Analytical Investigation of Tubular Links for Eccentrically Braced Frames”, Journal Emgineering Structures, 2007, 29, 1929-1938.
Dusicka P, Itani AM, Buckle IG, “Evaluation of Conventional and Specialty Steels in Shear Link Hysteric Energy Dissipaters”, Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver B.C., Canada, 2004.
Dusicka P, Itani AM, “Behavior of Built-Up Shear Links Under Large Cyclic Deformation”, Proceedings of the 2002 Annual Meeting of the Structural Stability Research Council, Structural Stability Research Council, Gainesville, FL, 2002.
Engelhardt M, Popov E, “Experimental performance of long links in eccentrically braced frames”, Journal of structural engineering, 1992, 118 (11), 3067-3088.
Galvez, P, “Investigation of Factors Affecting Web Fractures in Shear Links”, M.Sc. thesis, Univ. of Texas at Austin, Texas, USA, 2004.
Hjelmstad KD, Popov EP, “Characteristics of eccentrically braced frames”, Journal of structural engineering, 1984, 110 (2), 340-353.
Okazaki T, et al., “Experimental study of local buckling, overstrength and fracture of links in eccentrically braced frames”, Journal of Structural Engineering, October 2005, Vols. 131 (10), 1526-1535.
Okazaki T, Engelhardt MD, “Cyclic loading behavior of EBF links constructed of ASTM A992 steel”, Journal of Construction Steel Research, August 2006, 63, 751-765.
Popov EP, Engelhardt MD, “Seismic eccentrically braced frames”, Journal of Constructional Steel Research, 1988, 10, 321-354.
Roeder CW, Popov EP, “Eccentrically braced steel frames for earthquakes”, Journal of the Structural Division, 1978, 104 (3), 391-412.
Sabouri-Ghomi S, Ziaei M, “Study the feasibility of transferring the energy absorption from link beam to braces in eccentrically braced frames”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, 2008.
Sabouri-Ghomi S, Ebadi P, “Concept improvement of behavior of X-Bracing systems by using Easy-Going Steel”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, October, 2008.
Sabouri-Ghomi S, Ziaei M, “A study on the behavior of shear link beam made of easy-going steel in eccentrically braced frames”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, October, 2008.
Schmidt B, Bartlett F, “Review of resistance factor for steel: resistance distributions and resistance factor calibration”, Canadian Journal of Civil Engineering, 2002, 29 (1), 109-118.
Uang CM, “Establishing R (or R w) and C d factors for building seismic provisions”, Journal of structural engineering, 1991, 117 (1), 19-28.
Uang CM, Maarouf A, “Deflection amplification factor for seismic design provisions”, Journal of structural engineering, 1994, 120 (8), 2423-243.