کاربرد فولاد نرم بر رفتار دینامیکی مهاربندهای ضربدری در برش بخش اول: تئوری کلاسیک مهاربندها در برش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 کارشناسی ارشد مهندسی زلزله.

چکیده

استفاده از فولاد نرم با گرید پایین‌تر در طراحی ساختمان منجر به افزایش شکل‌پذیری و جذب انرژی سازه می‌گردد. همچنین افزایش ظرفیت باربری سازه و کاهش منحنی‌های نیاز منجر به کاهش نیروی وارد بر سازه می‌گردد. از طرفی با کاهش تغییرمکان هدف، سطح عملکرد سازه افزایش می‌یابد. با این وجود آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها برخورد تقریبا یکسانی با فولادهای با گریدهای مختلف دارند. روند رایج برای طراحی سازه‌ها با گریدهای مختلف، معمولا بصورت مستقل از منحنی‌های نیاز و ظرفیت صورت می‌پذیرد. این تحقیق بصورت جامع و در دو بخش ارائه گردیده است. در بخش اول، تئوری طراحی سازه‌ها با سیستم مهاربندی ضربدری ویژه برای فولادهای با گریدهای مختلف توسعه داده شده‌اند و با استفاده از روابط کلاسیک، فرمول‌های کاربردی برای محاسبه پارامترهای اصلی ظرفیت و نیاز سازه‌های مهاربندی طراحی شده با فولادهای با گریدهای مختلف ارائه گردیده است. سپس دقت فرمولها، در سازه‌های با تعداد طبقات و گریدهای فولاد مختلف با استفاده از تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی بررسی گردیده‌اند. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که تئوری ارائه شده انطباق خوبی با پارامترهای لرزه‌ای محاسبه شده برای سازه‌های با رفتار برشی دارد. همچنین استفاده از فولاد با گرید پایین‌تر در طراحی لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی منجر به افزایش پایداری سازه تحت زلزله‌های شدید و افزایش قابل توجه در میزان شکل‌پذیری و جذب انرژی سازه دارد. در بخش دوم این تحقیق نیز رفتار مقایسه‌‌ای قابها با استفاده از تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی پیشرفته و دینامیکی افزایشی و اثر ارتفاع سازه بر رفتار مهاربندها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Application of Lower Grade Steel on Dynamic Behavior of X-Braces in Shear Part 1: Classical Theory of Braces in Shear

نویسندگان [English]

  • Parviz Ebadi 1
  • Mehrdad Moradi 2
1 Department of Civil Engineering, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University, Tehran – Iran.
2 M.Sc. in Earthquake Engineering, Tehran – Iran.
چکیده [English]

Using Lower Grade Steel (LGS) in design of buildings increases ductility and energy dissipation capacity along with load bearing capacity with decreased seismic demands. In addition, the performance of structures increases because of decreased target displacement. Nevertheless, the majority of seismic design codes follow an approach that is irrespective of steel grade. The procedures of structural design with different steel grades are typical independent of demand and capacity curves, as the related design codes have specified the seismic parameters based on the type of structural system and often recommend the same behavior factor and over-strength coefficient for steels of different grades. This comprehensive study includes two major parts. The first part includes design theory development of structures for X-Bracing system for different grades of steel and the classic formulas introduced to calculate main capacity and demand parameters. Then, the accuracy of proposed theory verified with nonlinear static analyses which leads to enough accuracy for buildings with shear behavior. Also, using LGS in seismic design of X-bracing buildings increases stability, ductility and energy dissipation capacity under severe earthquakes. In the second part, the comparative behavior of frames with different steel grades studied using advanced nonlinear static and Incremental dynamic analyses and the effect of height of the building emphasized.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lower Grade Steel theory
  • X-bracing
  • capacity- demand spectrum
  • energy dissipation capacity
  • steel grade

مراجع

[1] S. Sabouri-Ghomi, Resistant Systems Against Side Loads, Plan Use of Soft Steel, Motivation Publishing, (2011).
[2] P. Ebadi, S. Sabouri-Ghomi, Conceptual study of X-braced frames with different steel grades using cyclic half-scale tests, Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 11(3) (2012) 313-329.
[3] P. Ebadi, S. Sabouri-Ghomi, Effects of steel grade on seismic benefits of X-braced frames, in:  4th European Conference on Earthquake Engineering, Ohrid - Macedonia, (2010).
[4] P. Ebadi, M. Goli, Nonlinear dynamic behavior of X-bracing systems with lower grade steel under near and far field earthquakes, in:  2nd International and 7th National Conference of Steel & Structure, Tehran-Iran (2017).
[5] P. Ebadi, M. goli, Effects of steel grade in seismic behavior of special X-braced system, in:  4th International Conference on Civil Engineering, Architecture & Urban Development, Tehran-Iran (2016).
[6] P. Ebadi, M. Moradi, Advanced methods of nonlinear static methods pushover with adaptive pushover analysis of steel frames with cross bracing, in:  3th International Congress on Civil Engineering, Architecture and URBAN Development, Tehran_Iran (2015).
[7] M. Moradi, Improvement of Capacity and Demand Spectrum in X-Bracing System Using Lower Grade Steel, Sadra Institute of Higher Education (2015).
[8] S. Sabouri-Ghomi, P. Ebadi, Test description of steel X-bracing system using low-grade steel and internal oblique transverse stiffeners, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 22(3) (2013) 235-250.
[9] E. Saeki, M. Sugisawa, T. Yamaguchi, A. Wada, Mechanical Properties of Low Yield Point Steels, Journal of Materials in Civil Engineering, 10(3) (1998) 143-152.
[10] T. Yamaguchi, Y. Nakata, T. Suzuki, T. Ikebe, A. Minami, Seismic control devices using low-yield-point steel, (1998).
[11] P. Ebadi, S. Sabouri-Ghomi, Effects of steel grade on Seismic performance of X-Braced frames, in:  14th European Conference on Earthquake Engineering, Ohrid-Republic of Macedonia (2010).
[12] P. Ebadi, S. Sabouri-Ghomi, Concept improvement of behavior of X-bracing systems by using easy-going steel, in:  14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China (2008).
[13] M. Nakashima, S. Iwai, M. Iwata, T. Takeuchi, S. Konomi, T. Akazawa, K. Saburi, Energy dissipation behaviour of shear panels made of low yield steel, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 23(12) (1994) 1299-1313.
[14] S. Sabouri-Ghomi, P. Ebadi, The seismic benefits of using Easy-Going Steel in X-braced frames, in:  8th International High Rise Conference, Abu Dhabi-UAE (2007).
[15] M. Nakashima, T. Akazawa, B. Tsuji, Strain-Hardening Behavior of Shear Panels Made of Low-Yield Steel. II: Model, Journal of Structural Engineering, 121(12) (1995) 1750-1757.
[16] S. Sabouri-Ghomi, M. Gholhakia, Ductility of thin steel plate shear wall, Asian Journal of Civil Engineering, 9(2) (2008) 153-166.
[17] K.A.S. Susantha, T. Aoki, T. Kumano, K. Yamamoto, Applicability of low-yield-strength steel for ductility improvement of steel bridge piers, Engineering Structures, 27(7) (2005) 1064-1073.
[18] S.-J. Chen, C.-C. Chang, Experimental study of low yield point steel gusset plate connections, Thin-Walled Structures, 57 (2012) 62-69.
[19] C. Comartin, R. W. Niewiarowski, S. A. Freeman, F. Turner, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings: A Practical Overview of the ATC 40 Document (2000).
[20] A. Chopra, R. Goel, Capacity - demand - diagram  methods for estimating seismic deformation of imelastic structures,SDF system (1991).
[21] AISC341, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings (2010).
[22] AISC360, Seismic Specification for Structural Steel Buildings (2010).
[23] P. Fajfar, A Nonlinear Analysis Method for Performance‐Based Seismic Design, Earthquake Spectra, 16(3) (2000) 573-592.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 3
خرداد 1400
صفحه 1241-1256

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار