نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

مقایسه منحنی‌های شکنندگی مبتنی بر انرژی کرنشی پلاستیک با روش مبتنی بر بیشینه دریفت طبقات در قاب‌های خمشی فولادی کوتاه و میان‌مرتبه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد قزوین، دانشگاه آزاد اسلامی، قزوین، ایران.
چکیده
ارزیابی کمی شکنندگی لرزه‌ای ساختمان‌ها از پایه‌های مدیریت ریسک در مناطق زلزله‌خیز است. اگرچه روش متداول مبتنی بر ماکزیمم دریفت طبقات سال‌هاست که مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما معیار انرژی کرنشی پلاستیک به دلیل در نظر گرفتن ماهیت تجمعی آسیب، به عنوان یک رویکرد جایگزین مطرح شده است. هدف این مطالعه، مقایسه‌ی عملی این دو معیار در ارزیابی شکنندگی قاب‌های خمشی فولادی با ارتفاع کم و متوسط است. بدین منظور، سه سازه‌ی ۴، ۸ و ۱۲ طبقه مطابق با استانداردهای رایج طراحی و سپس به صورت غیرخطی در نرم‌افزار PERFORM-3D مدلسازی شدند. منحنی‌های شکنندگی با استفاده از روش تحلیل دینامیکی افزاینده (IDA) تحت ۲۰ رکورد زمین‌لرزه حوزه نزدیک و برای دو سطح عملکرد ایمنی جانی و آستانه فروپاشی استخراج گردید. نتایج نشان داد که در این گونه سازه‌ها، روش متداول مبتنی بر دریفت، برآورد محافظه‌کارانه‌تری (یعنی شکنندگی بیشتری) نسبت به روش انرژی ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، در سطح عملکرد ایمنی جانی، شتاب مورد نیاز برای رسیدن به احتمال ۵۰٪ فراگذرش در روش انرژی برای سازه‌های ۴، ۸ و ۱۲ طبقه به ترتیب ۱g، ۱٫۲۵g و ۱٫۴۵g و در روش متداول به ترتیب ۰٫۶۵g، ۰٫۹g و ۱g محاسبه شد. این روند معکوس در مقایسه با یافته‌های گزارش‌شده برای سازه‌های بلند، نشان از وابستگی نتایج به معیار آسیب و ویژگی‌های سازه دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Comparison of fragility curves based on plastic strain energy and the maximum story drift method in low- and mid-rise steel moment frames.

نویسندگان English

Hossein Dehrouyeh 1
Ali Delnavaz 2
reza Farokhzad 2
mehran seyed razaghi 2
1 PHD candidate, Department of Civil Engineering, Qa. c., Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
2 Assistants professor, Department of Civil Engineering, Qa. c., Islamic Azad University, Qazvin, Iran.
چکیده English

The quantitative assessment of seismic fragility constitutes a fundamental component of risk management strategies in seismically active regions. While the conventional maximum story drift methodology has been extensively employed for decades, the plastic strain energy criterion has gained prominence as a complementary approach, primarily due to its inherent capacity to account for the cumulative nature of seismic damage. This study presents a practical, comparative evaluation of these two damage indices for seismic fragility assessment of low- and mid-rise steel moment-resisting frames. Three prototype structures, comprising 4-, 8-, and 12-story frames, were designed in compliance with contemporary seismic codes and subsequently modeled using advanced nonlinear finite elements in PERFORM-3D. A suite of 20 near-fault ground motion records was employed to derive fragility curves via Incremental Dynamic Analysis (IDA) for two distinct performance levels: Life Safety and Collapse Prevention. The results demonstrate that, for the investigated structural typology, the conventional drift-based method yields consistently more conservative fragility estimates (indicating higher vulnerability) compared to the energy-based approach. For instance, at the Life Safety performance level, the spectral acceleration required to attain a 50% probability of exceedance was significantly higher when using the energy criterion. This observed trend, which contrasts with findings reported for taller building systems, underscores the significant influence of the selected damage index and specific structural characteristics on fragility assessment outcomes.

کلیدواژه‌ها English

Fragility
Energy-based method
Drift-based method
Incremental Dynamic Analysis (IDA) curves
Steel moment-resisting frame