بررسی تاثیر پارامترهای مختلف مدل‌سازی بر رفتار قاب‌های خمشی فولادی ویژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی عمران - سازه، دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

2 گروه عمران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه محقق اردبیلی اردبیل ایران

چکیده

در این مقاله، تأثیر پارامترهای مختلف در جزئیات مدل‌سازی از قبیل اتصالات تیر – ستون، نوع خاک و فونداسیون بر پاسخ لرزه‌ای قابهای خمشی فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ساختمان پنج طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی ویژه واقع بر دو نوع خاک متفاوت II و IV در نظر گرفته شده است. دو نوع فونداسیون سطحی، نواری و منفرد، برای این ساختمان با ضریب اطمینان سه در ظرفیت باربری طراحی گردیده است. برای مدل‌سازی اتصالات تیر – ستون، اتصالات گیردار از پیش تأیید شده ی پیچی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری بکار رفته است. مدل‌سازی اجزا محدود حالت‌های مفروض توسط نرم افزار OpenSees صورت گرفته و از تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی توسط هفت شتاب نگاشت زلزله جهت بدست آوردن پاسخ‌ها استفاده شده است. در مدل‌هایی که اثر اندرکنش خاک – فونداسیون - سازه برای آن ها لحاظ گردیده است، رفتار غیرخطی خاک به صورت فنرهای غیرخطی وینکلر مدل‌سازی شده است. نتایج حاصله حاکی از آن است که با لحاظ اثر اتصالات و خاک در مدل های واقع بر خاک نوع IV ،حداکثر تغییرمکان نسبی نسبت به مدل‌های بدون لحاظ آن‌ها افزایش و حداکثر برش پایه کاهش می‌یابد و در مدل‌های واقع بر خاک نوع II ،حداکثر مقدار این پارامترها کاهش می یابد. همچنین تأثیر تغییر نوع فونداسیون در مدل‌های واقع بر خاک نوع IV بیشتر از مدل‌های واقع بر خاک نوع II است. بنابراین لحاظ اتصالات تیر – ستون، نوع فونداسیون و اندرکنش خاک – فونداسیون – سازه در مدل‌سازی تأثیر بسزایی بر پاسخ های غیرخطی قاب‌های خمشی فولادی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An investigating into the effect of various modeling parameters on the behavior of special steel moment frames

نویسندگان [English]

  • Maryam Zare Aghblagh 1
  • Hamed Rahman Shokrgozar 2
1 M.Sc. of Structural Engineering, Faculty of Engineering, Iran, University of Mohaghegh Ardabili
2 civil engineering, engineering and technology department of mohaghegh ardabili university, Ardabil, iran
چکیده [English]

In this paper, the effect of various modeling parameters such as beam-column connections, soil and shallow foundation types are studied to assess the seismic response of steel moment frames. For this purpose, five-story special steel moment frames with two different soil types (II and IV) were considered. The footing and strip shallow foundations were designed for these buildings, with a safety factor of three. Prequalified bolted flange plate connections were used in these buildings. The finite element models were developed using OpenSees software considering soil – foundation – structure interaction. The seismic performance of SMFs was evaluated using nonlinear time history analyses, through seven far–fault ground motions. Nonlinear behavior of soil was modeled by nonlinear Winkler springs. The numerical results showed that in the models that considered beam-column connections, SFSI and soil type IV, the maximum inter-story drift was more, compared to models without connections and with fixed based conditions. The maximum base-shear force of structures in the mentioned models was reduced. In models, that structures rested on soil type II, maximum values of these two parameters were diminished. The effect of foundation type in models resting on the soil type IV was more than models with soil type II. Generally, connections, foundation type and soil-foundation-structure interactions have a great influence on the nonlinear responses of steel moment frames.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Special steel moment frame
  • Soil – foundation – structure interaction
  • Fixed connections
  • Soil and foundation type
  • Time history dynamic analysis

مراجع

[1]  T.K. Datta, Seismic analysis of structures, John Wiley & Sons, 2010.
[2]  P. Raychowdhury, Nonlinear winkler-based shallow foundation model for performance assessment of seismically loaded structures, University of California, San Diego, 2008.
[3]  P. Raychowdhury, Seismic response of low-rise steel moment-resisting frame (SMRF) buildings incorporating nonlinear soil–structure interaction (SSI), Engineering Structures, 33(3) (2011) 958-967.
[4] A.S. Hokmabadi, B. Fatahi, Influence of Foundation   Type on Seismic Performance of Buildings Considering Soil–Structure Interaction, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 16(08) (2015) 15500431-155004329.
[5]  H. Tahghighi, M. Arbabi, Investigation of steel structures response including nonlinear soil-structure interaction, in:  10th International Congress on Civil Engineering, Iran, Tabriz university,(2015), pp. 1-8. (in persian).
[6]  Q.V. Nguyen, B. Fatahi, A.S. Hokmabadi, The effects of foundation size on the seismic performance of buildings considering the soil-foundation-structure interaction, Structural Engineering and Mechanics,58(6)(2016),1045-1075.
[7]  M. Mekki, S.M. Elachachi, D. Breysse, M. Zoutat, Seismic behavior of R.C. structures including soilstructure interaction and soil variability effects, Engineering Structures, 126 (2016) 15-26.
[8]  ATC-40, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, California Department of Transportation, 1996.
[9]  B.S.S. Council, NEHRP recommended seismic provisions for new buildings and other structures (FEMA P-750), in:  Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, 2009.
[10]  ASCE7-10, Minimum design loads for buildings and other structures, in, ASCE Reston, VA, 2010.
[11]  B.G. Look, Handbook of geotechnical investigation and design tables, CRC Press, 2014.
[12]  Building and Housing Research Center, Iranian Code of Practice for Seismic Resistance Design of Buildings: Standard No. 2800 (4rd edition), in, 2015. (in persian).
[13]  J. Bowles, Foundation analysis and design: McGrawHill Book Company,  (1996).
[14]  Central Research and Building House, Iranian National Building Code, part 6, loads on building, in, 2013. (in persian).
[15]  Central Research and Building House, Iranian National Building Code, part 10, steel structures design, in, 2013. (in persian).
[16]  Central Research and Building House, Iranian National Building Code, part 7, foundations, in, 2013. (in persian).
[17]  S. Mazzoni, F. McKenna, M.H. Scott, G.L. Fenves, OpenSees command language manual, Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center,264(2006) .
[18] M. Ackroyd, Design of flexibility-connected unbraced steel building frames, Journal of Constructional Steel Research, 8 (1987) 261-286.
[19]  G.-Q. Li, J.-J. Li, Advanced analysis and design of steel frames, John Wiley & Sons, 2007.
[20]  F.E.M. Agency, FEMA 350, Recommended seismic design criteria for new steel moment-frame buildings, in, Fema Washington, DC., 2000.
[21] G. Gazetas, Formulas and charts for impedances of surface and embedded foundations, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 29(2) (1992) A126.
[22]  R.W. Boulanger, C.J. Curras, B.L. Kutter, D.W. Wilson, A. Abghari, Seismic soil-pile-structure  interaction experiments and analyses, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 125(9) (1999) 750-759.
[23]  J. Bardet, T. Tobita, NERA: a computer program for nonlinear earthquake site response analyses of layered soil deposits, Department of Civil Engineering, University of Southern California,  (2001).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 52، شماره 1
فروردین 1399
صفحه 287-302

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار