ارزیابی عملکرد لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی شده واگرا با استفاه از منحنی‌های شکنندگی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
1 گروه آموزشی عمران - زلزله، دانشکده مهندسی عمران،دانشگاه سمنان، ایران
2 استاد گروه آموزشی عمران (زلزله)، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، ایران
3 استاد گروه آموزشی عمران - سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، ایران
چکیده
مطالعات نشان داده‌اند که قاب‌های مهاربندی شده همگرای متداول، عملکرد لرزه‌ای نامطلوبی دارند. از طرفی با توجه به اینکه ارضای شرایط تغییرمکان-کنترل در قاب‌های خمشی دشوار است، لذا محققین در دهه 1970 قاب‌های مهاربندی شده واگرا را ابداع کردند که هم از نظر مقاومت و سختی و هم از نظر کنترل تغییرمکان جانبی عملکرد مطلوبی را به علت وجود تیر پیوند به عنوان فیوز دارا بودند. با توجه به انجام پژوهشهای محدود در زمینه بررسی عملکرد لرزه‌ای سیستم‌های مهاربندی واگرا تحت حرکات نیرومند زمین توسط آنالیزهای غیرخطی دینامیکی قدرتمند و همچنین شناخت هر چه بیشتر رفتار لرزه‌ای این نوع قاب‌ها و در مجموع انتخاب‌یک سیستم مناسب برای مقابله با نیروهای لرزه‌ای، لزوم این پژوهش احساس گردید. لذا ‌در این مقاله به مطالعه رفتار لرزهای قاب‌های مهاربندی شده واگرای 5، 10 و 15 طبقه دارای تیرهای پیوند با طول لینک در محدوده‌های عملکرد برشی، برشی-خمشی و خمشی با استفاده از تحلیل‌های دینامیکی افزایشی و نیز ارزیابی عملکرد لرزهای آن‌ها در سطوح عملکرد مختلف تحت زلزله‌های نزدیک گسل پرداخته شده است. نتایج حاصل از تحلیلهای دینامیکی غیرخطی نشان داد، که عملکرد قاب‌های مهاربندی شده واگرا با لینک برشی در سطح عملکرد آستانه فروریزش بسیار مطلوب‌تر از قاب‌های مهاربندی واگرا با لینک برشی-خمشی است و همچنین عملکرد قاب‌های مهاربندی واگرا با لینک برشی-خمشی مطلوب‌تر از قاب‌های مهاربندی واگرا با لینک خمشی است.‌

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Assessment of Seismic Performance of Eccentrically Braced Frames (EBF) by Fragility Curves

نویسندگان English

M. Fallah Asl 1
M. Gerami 2
A. Kheyroddin 3
1 Department of Earthquake Engineering, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Iran
2 Professor of Department of Earthquake Engineering, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Iran
3 Professor of Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, IRAN
چکیده English

Studies have been shown that conventional concentrically braced frames have undesirablity seismic performance since satisfy the displacement-controlled conditions in moment resistant frames are difficult. Then in the decades of 1970, researchers developed a system that had a good performance in strength and stiffness and in lateral displacement-controlled conditions either, the reason for this can be expressed that eccentrically braced frame (EBF) link acts as a fuse. Considering the limited research conducted in the field of investigating the seismic performance of eccentrically braced systems under strong ground motions by powerful dynamic nonlinear analyses, as well as knowing as much as possible the seismic behavior of these types of frames and choosing a suitable system to deal with seismic forces, the necessity of this research was felt. Therefore, in this paper, the seismic performance of 5, 10, and 15-story eccentrically braced frames with link beams with different types of performance in the ranges of shear, shear-flexural, and flexural performances has been investigated using incremental dynamic analyses (IDAs) under near-field ground motions. The results showed that, the performance of EBFs with Shear link in collapse prevention (CP) performance level are more desirable than EBFs with shear-flexural link and also performance of EBFs with shear-flexural link are more desirable than EBFs with Flexural link.

کلیدواژه‌ها English

Eccentrically Braced Frame (EBF)
incremental dynamic analysis (IDA)
Link beam
Seismic Performance
Fragility
[1] K. Kasai and E. P. Popov, “Cyclic web buckling control for shear link beams,” J. Struct. Eng., vol. 112, no. 3, pp. 505–523, 1986, doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1986)112:3(505).
[2] A. Ghobarah and T. Ramadan, “Seismic analysis of links of various lengths in eccentrically braced frames,” Can. J. Civ. Eng., vol. 18, no. 1, pp. 140–148, 1991.
[3] M. D. Engelhardt and E. P. Popov, “Experimental performance of long links in eccentrically braced frames,” J. Struct. Eng., vol. 118, no. 11, pp. 3067–3088, 1992, doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1992)118:11(3067).
[4] al- Hussaini and S.Saad, “Inelastic behavior of eccentrically braced frame with several links length,” in 1st International Congress on Earthquake and Lightweight Construction, 2005.
[5] T. Okazaki and M. D. Engelhardt, “Cyclic loading behavior of EBF links constructed of ASTM A992 steel,” J. Constr. steel Res., vol. 63, no. 6, pp. 751–765, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2006.08.004.
[6] F. Daneshjou and B. Badrlou, “Nonlinear dynamic behavior of eccentrically braced steel frames under near-fault earthquakes,” J. Steel Struct., vol. 4, no. 2, pp. 45–58, 2008.
[7] C. K. Gulec, B. Gibbons, A. Chen, and A. S. Whittaker, “Damage states and fragility functions for link beams in eccentrically braced frames,” J. Constr. Steel Res., vol. 67, no. 9, pp. 1299–1309, 2011.
[8] R. Eskandari and D. Vafaei, “Effects of near-fault records characteristics on seismic performance of eccentrically braced frames,” Struct. Eng. Mech., vol. 56, no. 5, pp. 855–870, 2015.
[9] P. FEMA, “Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings,” 2000.
[10] M. S. Speicher and J. L. Harris III, “Collapse prevention seismic performance assessment of new eccentrically braced frames using ASCE 41,” Eng. Struct., vol. 117, pp. 344–357, 2016.
[11] C. D. Poland and A. D. Mitchell, “A New Seismic Rehabilitation Standard—ASCE/SEI 41-06,” in New Horizons and Better Practices, 2007, pp. 1–2.
[12] ASCE, “Minimum design loads for buildings and other structures.,” ASCE/SEI 7-10-2010. American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, 2010.
[13] E. M. Ün, M. A. Q. Al-Janabi, and C. Topkaya, “Seismic performance evaluation of eccentrically braced frames with long links using FEMA P695 methodology,” Eng. Struct., vol. 258, p. 114104, 2022.
[14] FEMA P695, Quantification of Building Seismic Performance Factors, FEMA P695. Federal Emergency Management Agency Washington, District of Columbia, 2009.
[15] D. Vamvatsikos, Seismic performance, capacity and reliability of structures as seen through incremental dynamic analysis. Stanford University, 2002.
[16] A. Specification, “Specification for structural steel buildings,” ANSI/AISC 360-16.
[17] ASCE, “Minimum design loads and Associated Criteria for buildings and other structures.,” ASCE/SEI 7-16-2016.
[18] D. Özhendekci and N. Özhendekci, “Effects of the frame geometry on the weight and inelastic behaviour of eccentrically braced chevron steel frames,” J. Constr. Steel Res., vol. 64, no. 3, pp. 326–343, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2007.07.009.
[19] S. Mazzoni, F. McKenna, M. H. Scott, and G. L. Fenves, “OpenSees command language manual,” Pacific Earthq. Eng. Res. Cent., vol. 264, no. 1, pp. 137–158, 2006.
[20] J. D. Bray and A. Rodriguez-Marek, “Characterization of forward-directivity ground motions in the near-fault region,” Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 24, no. 11, pp. 815–828, 2004, doi: https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2004.05.001.
[21] J. L. Gillie, A. Rodriguez-Marek, and C. McDaniel, “Strength reduction factors for near-fault forward-directivity ground motions,” Eng. Struct., vol. 32, no. 1, pp. 273–285, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.09.014.
[22] N. Shome, C. A. Cornell, P. Bazzurro, and J. E. Carballo, “Earthquakes, records, and nonlinear responses,” Earthq. spectra, vol. 14, no. 3, pp. 469–500, 1998.
[23] “PEER Strong Motion Database Website.”