طراحی لرزه‌ای ترکیبی برمبنای نیرو و تغییرمکان برای قاب‌های فولادی با مهاربند واگرا

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

• امین صادقی زاده ¹
• جلال اکبری ²

¹ ملایر

² دانشگاه ملایر

10.22067/civil.v29i2.40319

چکیده

در این مقاله یک روش طراحی لرزه‌ای برمبنای عملکرد باعنوان روش طراحی لرزه‌ای ترکیبی به‌کار گرفته شده‌است که ترکیبی از نقاط قوت روش‌های طراحی برمبنای نیرو و طراحی برمبنای تغییرمکان است. این روش با تبدیل حداکثر جابهجایی نسبی درون طبقه و شکل‌پذیری به تغییر مکان بام آغاز می‌شود و درنهایت برای ضریب شکل‌پذیری و ضریب رفتار عباراتی را پیشنهاد می‌دهد. در این تحقیق روش طراحی ترکیبی برای قاب‌های فولادی مهاربندی واگرا مورد بررسی قرار گرفته‌است و به‌همین منظور، 60 مدل قاب مهاربندی فولادی واگرای مختلف که دارای تنوع در تعداد طبقه، تعداد دهانه، عرض دهانه، نوع مهاربندها و دیگر پارامترها هستند، مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفته‌اند و درنهایت توسط تحلیل رگرسیون غیرخطی چندمتغیره، یک فرمولاسیون برای ضرایب رفتار و شکل‌پذیری ارائه شده‌است. فرمولاسیون‌های به‌دست‌آمده تأثیر پارامترهای سازه‌ای مانند نوع سیستم مهار جانبی، ضریب زلزله، لاغری مهاربندها، نوع مهاربندها، شدت لرزه‌خیزی، تعداد طبقات، تعداد و عرض دهانه‌ها و عوامل دیگر را در برآورد ضریب رفتار و شکل‌پذیری درنظر می‌گیرند. نتایج به‌دست‌آمده از روش ترکیبی درمقایسه با روش‌های دیگر، نشان از دقت این روش در تخمین حداکثر جابهجایی بام و برش پایۀ سازه دارد و نیز منجر به اقتصادی‌تر شدن سازه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

• روش طراحی لرزه‌ای برمبنای عملکرد
• قاب‌های فولادی واگرا
• شکل‌پذیری
• ضریب رفتار

---

عنوان مقاله [English]

Hybrid Force-Displacement based Seismic Design Method for Eccentrically Braced Steel Frames

نویسندگان [English]

• Amin Sadeghizadeh ¹
• Jalal Akbari ²

¹ Malayer

² Malayer University

چکیده [English]

In this research, the performance-based seismic design method for eccentrically braced frames has been implemented which combines the advantages of the force based and displacement based design methods “so called” hybrid force-displacement design method (HFD). This method is started by transforming of maximum inter story drift and local ductility into target roof displacement and then for ductility and strength reduction factor, proposes some relations. In this research, hybrid method for eccentrically braced steel frames has been applied. For this purpose, sixty eccentrically braced steel frames with different number of stories, bay widths, number of spans, various bracing dimensions, etc.. have been analyzed using nonlinear static analysis method (Push Over Analysis). Then, the nonlinear multiple-parameter regression model has been utilized for proposing the formulas for strength reduction factor and ductility. Obtained relations are influenced by lateral loading system type, earthquake level, slenderness of braces, intensity of earthquake, number of roofs and bays. The obtained results in compare with force based and direct displacement based methods show the reliable accuracy in roof displacement and base shear that lead to economical design of structures.

کلیدواژه‌ها [English]

• Performance-Based Design
• steel frames
• Ductility
• Hybrid
• Eccentrically Braced Frame

مراجع

1. R. Tremblay, "Influence of Brace Slenderness on the Seismic Response of Concentrically Braced Steel Frames". Behavior of Steel Structures in Seismic Area, Proceedings of The STESSA 2000 Conference, Mazzolani F, Tremblay R (eds). Montreal, Canada, Rotterdam, Balkema, 527–534, (2000).

2. A.S. Tzimas, T.L. Karavasilis, N. Bazeos, D.E. Beskos., "A Hybrid Force/Displacement Seismic Design Method for Steel Building Frames"., Engineering Structures 56, pp. 1452–1463, (2013).

3. Eurocode 8 (EC8)., Design of Structures for Earthquake Resistance. Part 1: General Rules, Seismic Actions and Rules for Buildings. Stage 51 draft, EN 1998- 1, European Committee of Standardization, Brussels, (2004).

4. TL. Karavasilis, N .Bazeos, DE. Beskos, "Estimation of Seismic Drift and Ductility Demands in Plane Regular X-Braced Steel Frames". Earthq Eng Struct Dynam, 36(15):2273–89, (2007).

5. T. L. Karavasilis, N. Bazeos, D. Beskos, "Drift and Ductility Estimates in Regular Steel MRF Subjected to Ordinary Ground Motions", A Design-Oriented Approach, pp. 431-451, (2007).

6. N. Bazeos, "Comparison of Three Seismic Design Methods for Plane Steel Frames", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 29, pp. 553–562, (2009).

7. T. Sullivan, "The Current Limitation of Displacement Based Design". Master Thesis, The European School of Advanced Studies in Reduction of Seismic Risk. (ROSE School), (2002).

8. S. Leoding, M. J. Kowalsky, M. J. N. Priestley, "Displacement-Based Design Methodology Applied to R.C Building Frames". Structural Systems Research Report SSRP-980/06, Structures Division, University of California, San Diego, (1998).

9. M.J.N.Priestley, D.N. Grant and C.A.Blandon, "Direct Displacement-Based Seismic Design", European School for Advanced Studies in Reduction of Seismic Risk, (Rose School) Pavia, Italy, NZSEE Conference, (2005).

10. FEMA-356, "Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings", Washington, D.C, Federal Emergency Management Agency, (2000).

11. ETABS, Nonlinear version 9.7.3., "Integrated Building Design Software", Computer and Structures, (2011).

12. SeismoStruct-v6.5, Seismo-Soft, S. Antoniou, Editor, Seismo-Soft Ltd, "A Computer Program for Static and Dynamic Nonlinear Analysis of Framed Structures" (available online), (2013).

13. MATLAB, "The Language of Technical Computing", Version 7.6.0. The Math-works Inc.: Natick, MA, (2008).

14. J. Kiusalaas," Numerical Methods in Engineering with MATLAB", Published in the United States of America by Cambridge University Press, New York, pp. 27-137, (2010).

15. ASCE, American Society of Civil Engineers Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. Published by American Society of Civil Engineers 1801 Alexander Bell DriveReston, Virginia, (2010).

16. SeismoSignal-v6.3.0, SeismoSoft, S. Antoniou, Editor, SeismoSoft Ltd. "Strong-motion data processor", (2011).