ارزیابی عملکرد قاب‌های فولادی دارای مهاربند واگرای ویژه در برابر خرابی پیش‌رونده لرزه‌ای تحت زلزله حوزه نزدیک پالس گونه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، موسسه آموزش عالی جهاددانشگاهی خوزستان، اهواز، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، آبادان، ایران

چکیده

در رخداد خرابی پیش‌رونده لرزه‌ای، ستون‌ها کامل حذف نشده و وابسته به زمان می‌تواند ضعیف شوند. به‌ طور نمونه احتمال کاهش ظرفیت باربری یک ستون در شتاب حداکثر زمین بیشتر است بنابراین ازآنجایی‌که زمین‌لرزه‌ها دارای مؤلفه‌های غیر یکسانی همچون محتوای فرکانسی، شتاب حداکثر، مدت‌زمان ارتعاش مؤثر و دیگر موارد می‌باشند، می‌توانند یک سازه را تحت اثرات متفاوتی قرار دهند. این موضوع تمایز خاص این پدیده در مقابل خرابی پیش­رونده تحت بارهای ثقلی است که اهمیت آن را چند برابر می‌نماید. در این مقاله شکل‌پذیری قاب‌های ساده و خمشی با مهاربندی واگرای ویژه در مقابل خرابی پیش­رونده با نگاه لرزه‌ای مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. تحلیل مورداستفاده تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، با توجه با 14 شتاب‌نگاشت حوزه نزدیک پالس گونه FEMA P695 و تحلیل استاتیکی غیرخطی است که در نرم‌افزار SAP2000 انجام‌گرفته است. نتایج نشان داد بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی طبقات و چرخش تیر پیوند طبقات در دو حالت حذف طبقه اول و چهارم برای قاب خمشی ویژه با مهاربندی واگرای ویژه، 50 درصد مقادیر قاب ساده با مهاربندی واگرای ویژه می‌باشد. به ‌استثنای تیر پیوند خمشی، در حالت حذف طبقه چهارم که مقادیر بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی طبقات برای هر دو قاب 0/024 رادیان و برای بیشینه چرخش تیر پیوند طبقات به ترتیب 0/056، 0/061 رادیان گردید. ازنظر مؤلفه بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی ماندگار طبقات نیز قاب خمشی ویژه با مهاربندی واگرای ویژه عملکرد به‌مراتب بهتر را دارا است و نسبت مقادیر در دو حالت از 26 تا 100 درصد متغیر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the Performance of Special Eccentrically Braced Frames against Seismic Progressive Collapse under Pulse-type Near-field Earthquakes

نویسندگان [English]

  • Navid Siahpolo 1
  • Seyed Abdonnabi Razavi 2
  • Mostafa Jalili 1
1 Department of Civil Engineering, Institute for Higher Education ACECR, Khouzestan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Abadan Branch, Islamic Azad University, Abadan, Iran
چکیده [English]

In the event of progressive seismic collapse, the entire columns are not removed and can weaken in a time-dependent manner. For example, the possibility of reducing the carrying capacity of a column is higher in the maximum acceleration of the ground. Therefore, since earthquakes have different parameters such as frequency content, maximum acceleration, effective vibration duration, and other things, they can subject a structure to different effects. This is the special distinction of this phenomenon in contrast to progressive failure under gravity loads, which multiplies its importance. In this article, the ductility of simple and bending frames with special divergent bracing against progressive collapse is evaluated from a seismic point of view. The analysis used is non-linear time history analysis, according to 14 acceleration maps of the near-pulse area of FEMA P695, and non-linear static analysis, which was performed in SAP2000 software. The results showed that the maximum demand for the floor drift angle and rotation of the floor connecting beam in the two scenarios of removing the first and fourth floors for the special bending frame with special eccentrically bracing is 50% of the values of the simple frame with special eccentrically bracing. Except for the bending beam, in the scenario of removing the fourth floor, the maximum values of the floor drift angle for both frames were 0.024 radians, and for the maximum rotation of the floor beam, 0.056 and 0.061 radians, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic design
  • seismic progressive collapse
  • special eccentric steel frame
  • near field earthquake
  • pulse type

مراجع

[1] Y. Tian, K. Lin, L. Zhang, X. Lu, H. Xue, Novel seismic–progressive collapse resilient super-tall building system, Journal of Building Engineering, 41 (2021) 102790.
[2] H. Haeri, M. Maleki, H. Shahvali, V. Sarfarazi, M. Fatehi Marji, Evaluating the fragility curve in steel–concrete structure undergoing seismic progressive collapse by Finite Element Method, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 46(3) (2022) 2275-2288.
[3] F. Fu, Progressive collapse analysis of high-rise building with 3-D finite element modeling method, Journal of Constructional Steel Research, 65(6) (2009) 1269-1278.
[4] F.H. Rezvani, A.M. Yousefi, H.R. Ronagh, Effect of span length on progressive collapse behaviour of steel moment resisting frames, in:  Structures, Elsevier, 2015, pp. 81-89.
[5] M. Gholhaki, G. Pachideh, Investigating of damage indexes results due to presence of shear wall in building with various stories and spans, Int J Rev Life Sci, 5(1) (2015) 992-997.
[6] M. Gholhaki, G. Pachideh, O. Rezayfar, S. Ghazvini, Specification of response modification factor for steel plate shear wall by incremental dynamic analysis method [IDA], Journal of Structural and Construction Engineering, 6(Special Issue 2) (2019) 211-224.
[7] A. Kheyroddin, M. Gholhaki, G. Pachideh, Seismic evaluation of reinforced concrete moment frames retrofitted with steel braces using IDA and pushover methods in the near-fault field, Journal of Rehabilitation in Civil Engineering, 7(1) (2019) 159-173.
[8] G. Pachideh, M. Gholhaki, M. Shiri, Modeling and analysis of thin steel plate shear walls using the new method, in:  2nd international conference on civil engineering, architecture & urban planning elites, 2016, pp. 124-136.
[9] Y.M. Mahmoud, M.M. Hassan, S.A. Mourad, H.S. Sayed, Assessment of progressive collapse of steel structures under seismic loads, Alexandria engineering journal, 57(4) (2018) 3825-3839.
[10] M.S.G. Hamed Yavari, Mansoor Yakhchalian, Progressive collapse potential of different types of irregular buildings located in diverse seismic sites, Heliyon,  (2019).
[11] U. Starossek, Progressive collapse of structures, Thomas Telford London, 2009.
[12] K. Khandelwal, S. El-Tawil, F. Sadek, Progressive collapse analysis of seismically designed steel braced frames, Journal of Constructional Steel Research, 65(3) (2009) 699-708.
[13] S. Karimiyan, Collapse Distribution Scenario in Seismic Progressive Collapse of RC Buildings Caused by Internal Column Elimination, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering,  (2020) 1-12.
[14] S. Panahi, S.M. Zahrai, Performance of typical plan concrete buildings under progressive collapse, in:  Structures, Elsevier, 2021, pp. 1163-1172.
[15] G.S. Prinz, Using buckling-restrained braces in eccentric configurations,  (2010).
[16] ASCE, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings – ASCE/SEI 41-13, American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2014.
[17] AISC, American Institute of Steel Construction, Chicago-Illinois, 2010.
[18] FEMA, Quantification of Building Seismic Performance Factors, Federal Emergency Management Agency(FEMA), Washington, D.C, 2009.
[19] A. Faroughi, A.S. Moghadam, M. Hosseini, Seismic progressive collapse of MRF–EBF dual steel systems, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, 170(1) (2017) 67-75.
[20] H.R. Tavakoli, A.H. Hasani, Effect of Earthquake characteristics on seismic progressive collapse potential in steel moment resisting frame, Earthquake and Structures, 12(5) (2017) 529-541.
[21] FEMA, PRESTANDARD AND COMMENTARY FOR THE SEISMIC REHABILITATION OF BUILDINGS, Federal Emergency Management Agency(FEMA), Washington, D.C, 2000.
[22] F. Maghroon, M. Izadinia, N. Solhjoei, E.I.Z. Abadi, Effects of earthquake components on seismic progressive collapse potential of steel frames, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering,  (2022) 1-15.
[23] A. Mashayekhi, M. Gerami, N. Siahpolo, Assessment of higher modes effects on steel moment resisting structures under near-fault earthquakes with forward directivity effect along strike-parallel and strike-normal components, International Journal of Steel Structures, 19(5) (2019) 1543-1559.
[24] S.A. Razavi, N. Siahpolo, M. Mahdavi Adeli, A New Empirical Correlation for Estimation of EBF Steel Frame Behavior Factor under Near-Fault Earthquakes Using the Genetic Algorithm, Journal of Engineering, 2020 (2020).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 9
آذر 1402
صفحه 1909-1930

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار