پیاده سازی روش انرژی و ارزیابی دقت روابط کاهش شکل پذیری در تخمین پاسخ لرزه ای سازه های مرکزگرا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

3 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

ترمیم خسارات ناشی از تغییر شکل‌های ماندگار پس از زلزله در سازه های رایج هزینه زیادی دارد. از این رو سازه های مرکزگرا جهت کاهش تغییر شکل‌های ماندگار پس از زلزله توسط محققین معرفی شده است. در طراحی معمول این سازه ها به روش نیرویی، برای محاسبه برش پایه از یک ضریب رفتار مشخص جهت در نظرگیری رفتار غیرالاستیک استفاده می شود که به خوبی نمی تواند بیانگر عملکرد واقعی سازه ها باشد. از طرفی روش انرژی با انتخاب مکانیزم تسلیم مطلوب و تغییر مکان هدف در ابتدای روند طراحی، برآورد دقیق تری از نیروی وارد بر سازه نسبت به روش نیرویی ارائه می دهد. از آنجایی که تاکنون این روش برای تحلیل سازه های مرکزگرا استفاده نشده است، در این مطالعه، برای اولین بار از روش انرژی برای تعیین پاسخ لرزه ای سازه مهاربندی مرکزگرا استفاده شده و دقت آن با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی مقایسه گردیده است. نتایج مطالعه نشان داد روش انرژی به عنوان یک روش تحلیلی ساده و سریع و بدون نیاز به مدلسازی نرم افزاری می تواند برآورد قابل قبولی از پاسخ سازه ارائه نماید. با مقایسه روابط مختلف کاهش شکل پذیری، مشاهده شد که رابطه ارائه شده توسط لای-بیگز به علت انتخاب رکورد زلزله مصنوعی و نزدیک به طیف طراحی مناسب ترین رابطه، با دقت بالای 80 درصد می باشد. همچنین نتایج نشان داد با افزایش ارتفاع سازه، دوران نهایی سازه کاهش یافت که سبب شد دقت روش انرژی با سایر روابط نیز در برآورد پاسخ سازه، به دلیل کاهش شکل پذیری افزایش یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Implementation of energy method and evaluation of ductility reduction factors to estimate the seismic response of self-centering structures

نویسندگان [English]

  • Moein Abdolmohammadi 1
  • Kiarash Nasserasadi 2
  • Jamal Ahmadi 3
1 PhD Student in Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Zanjan University, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Repairing damage caused by residual deformation after earthquakes in common structures is costly. Therefore, self-centering structures have been introduced by researchers to reduce residual deformation after earthquakes. In the typical design of these structures by force method, a constant behavior factor is used to calculate the base shear, which cannot consider the actual performance of the structures. On the other hand, the energy method has more accurate results than the force method by selecting the desirable yield mechanism and target displacement at the beginning of the design process. Since this method has not been used for the analysis of self-centering structures, in this study, for the first time, the energy method was used to determine the seismic response of the self-centering concentrically-braced frame (SC-CBF), and its accuracy was compared with test and analytical results. The results of the study showed that the energy method is a simple and fast analytical method without the need for software modeling and can provide an acceptable estimate of the structural response. By comparing the different ductility reduction relationships, it was observed that the equation presented by Lai-Biggs is the most appropriate relationship with an accuracy of over 80% because they used artificial earthquake records that are close to the design spectrum. Also, the results showed that with increasing the height of the structure, the final rotation and ductility of the structure decreased, which increased the accuracy of the energy method with other relationships to estimate the response of the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Self-centering structure
  • Energy-based approach
  • Residual deformation
  • Ductility reduction factor
  • Energy modification factor