فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1397)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/05
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقاله پژوهشی
  • نگین عیسی زاده *، امین قنادی اصل صفحات 1-10
    استفاده از بتن به همراه فولاد در سازه ها می تواند نقش موثری در بهبود رفتار سازه یعنی افزایش مقاومت و شکل پذیری، ایفا نماید. در بسیاری از موارد در سازه های فولادی که ضوابط شکل پذیری قابل ملاحظه را ارضا نمی کنند. تیرهای مختلط فولادی بتنی شامل یک تیر فولادی هستند که بر روی آن بلوک بتنی با استفاده از اتصالات برشی نصب می شود. در ساخت و ساز سنتی تیرهای مرکب، بلوک های بتنی بدون اتصالات خاص روی تیر فولادی قرار می گیرد و توسط آن حمایت می شود. از آنجا که در این حالت هیچ اتصالی بین بلوک بتنی و تیر فولادی قرار ندارد، تحت اثر بارهای مختلف، هرکدام به شکل مستقل واکنش عمل می کنند. در این تحقیق تیر مختلط با رویی بتنی و تیر فولادی ثابتی را مدل سازی با نرم افزار المان محدود ABAQUS مدل و صحت سنجی با مدل آزمایشگاهی انجام یافته است و در ادامه شش دسته (میلگرد – اصطکاکی – نبشی – میلگرد L شکل- ناودانی – دو ردیف میلگرد – دو ردیف نبشی) که تفاوت نمونه ‍ها فقط در نحوه اتصال بتن به فولاد بوده مدل سازی و برای هر شش سری پنج ضخامت متفاوت در نظر گرفته شده و تحقیق گردیده است که در نتیجه مطالب زیر نتیجه گیری شده است. افزایش تعداد برشگیرها باعث افزایش مقاومت در تیرهای مرکب می شود. با افزایش تعداد برشگیرهای ساده به دو ردیف میزان ده درصد مقاومت نهایی خمشی تیرهای مرکب را افزایش می دهد. تاثیر بین برشگیرهای ناودانی و نبشی تفاوت چندانی نشان نمی دهد. تاثیر بین برشگیرهای ساده و L شکل در حدود 2 درصد فرق کرده است.
    کلیدواژگان: تیر مختلط، دهانه های بزرگ، آباکوس، تیر های فولادی
  • علی سیدکاظمی *، سید رضاهاشمی شاهاندشتی صفحات 11-18
    یکی از سیستم های مقاوم باربر جانبی که به وفور در ساختمان های کوتاه تا متوسط استفاده می شود سیستم قاب فولادی ساده با مهاربند می باشد. در این سیستم سازه ای، بدلیل محدویت های معماری و سازه ای یا نظر طراح، آرایش بادبندی ها در ارتفاع می تواند شکل های مختلفی داشته باشد. اما فرم چیدمان بادبندی، عملکرد لرزه ای سیستم سازه ای و کارکرد تک به تک المان ها را تحت تاثیر قرار می دهد. در این مطالعه به بررسی تاثیر شکل آرایش بادبندی در ارتفاع بر ظرفیت فروریزش و منحنی های شکنندگی فروریزش قابهای ساده فولادی با مهاربند همگرا پرداخته می شود. برای انجام این کار، نمونه هایی از این سیستم سازه ای با دو تراز ارتفاعی 4 و 8 طبقه و 6 فرم مختلف از چیدمان بادبندی، در نرم افزار PERFORM-3D مدلسازی شده و تحت تحلیل دینامیکی غیرخطی افزایشی (IDA) قرار می گیرد. سپس ظرفیت فروریزش مدل های سازه ای و شاخص عدم قطعیت محاسبه شده و منحنی های شکنندگی فروریزش استخراج می گردند. نتایج نشان می دهند با تغییر در فرم چیدمان بادبندی می توان بدون آنکه سختی جانبی و پریود اصلی سیستم سازه ای چندان تحت تاثیر قرار بگیرد، شتاب فروریزش سازه را افزایش و احتمال فروریزش را به ازای زلزله های شدید کاهش داد.
    کلیدواژگان: چیدمان بادبندی، قاب مهاربندی فولادی، منحنی شکنندگی فروریزش، ظرفیت فروریزش، تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA)
  • سینا شیرجنگ، احمد ملکی * صفحات 19-27
    با افزایش تحقیقات روی عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی فولادی و افزایش اطمینان از عملکرد آن ها استفاده از این دیوارها به خصوص در آمریکا و ژاپن به نحو محسوسی گسترش یافته است. باتوجه به شناخت نسبتا جامعی از رفتار این دیوارها اکنون آیین نامه های طراحی شروع به ارائه ضوابط طراحی برای این دیوارها نموده اند. اساس عملکرد این سازه ها مبتنی بر بهره گیری از عملکرد میدان کششی قطری پس از کمانش ورق فولادی می باشد. در این تحقیق قبل از بررسی عملکرد دیواربرشی های فولادی با اتصالات مفصلی، جهت اطمینان از نتایج عددی، به صحت سنجی نمونه آزمایشگاهی پرداخته و بعد از ارزیابی نتایج، به مدل سازی 12 نمونه دیواربرشی فولادی با نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. در این نمونه ها به بررسی پارامترهایی از قبیل ضخامت ورق دیواربرشی، مشخصات هندسی تیر ها و ستون ها و میزان بازشدگی گوشه های ورق پرداخته شده است. نتایج حاصل از این تحقیق مشخص کرد که با افزایش سطح مقطع ستون ها توزیع تنش به صورت یکنواختی در سطح ورق گسترده شده و کل سطح ورق به سمت خارج از صفحه کمانش کرده، این در حالی است که در صورت افزایش مقطع تیر کمانش اغلب به صورت قطری در ورق ها دیده می شود. این در حالی است که در صورت افزایش ضخامت ورق دیواربرشی مقدار کرنش غیر الاستیک ایجاد شده کمتر شده و تقریبا محدود به قسمت های تحتانی ورق طبقه اول بوده است. با افزایش 20 درصدی ضخامت ورق دیواربرشی ظرفیت باربری و سختی نمونه ها به طور متوسط در حدود 18 درصد افزایش یافته و همچنین با افزایش میزان بازشدگی از 5 به 15 درصد ظرفیت باربری در حدود 20 درصد کاهش یافته و مقدار کرنش پلاستیک به صورت قطری در ورق ها ایجاد شده است.
    کلیدواژگان: توزیع تنش، کمانش موضعی، غیرالاستیک، کرنش، رفتار لرزه ای، ظرفیت باربری
  • علی پروری *، آرمان بگلر صفحات 29-37
    در سال های اخیر، در نظر گرفتن حرکت قائم در سازه ها که به عنوان حرکت گهواره ای شناخته می شود از جمله روش هایی است که برای استهلاک انرژی وارده بر سازه از طریق زلزله به کار می رود. در این ‏مطالعه جهت بررسی تاثیر حرکت گهواره ای در سازه های با مهاربند همگرا و واگرای ویژه، سه سازه فولادی ‏‏4، 8 و 12 طبقه قاب خمشی با مهاربند همگرا و واگرای ویژه تحت اثر هفت زلزله حوزه نزدیک با نرم افزار Sap2000 مورد ارزیابی ‏قرار گرفته است. نتایج این پژوهش عنوان می نماید با در نظر گرفتن حرکت گهواره ای رفتار سازه ها تغییر ‏می نماید که این تغییر در قاب مهاربندی همگرا و واگرا متفاوت است. در سازه های مهاربندی همگرا با در نظر ‏گرفتن حرکت گهواره ای، نیروی ایجاد شده در ستون و مهاربند افزایش داشته است. همچنین در حالت ‏گهواره ای انرژی بیشتری در سازه مستهلک شده است. در سازه 4، 8 و 12 طبقه مهاربندی واگرا با در نظر ‏گرفتن حرکت گهواره ای، نیروی ایجاد شده در ستون و همچنین ‏نیروی مهاربند دارای افزایش بوده است که تغییرات آن با مهاربند همگرا متفاوت است. با در نظر گرفتن حرکت گهواره ای مفاصل بیشتری در تیرها تشکیل شده است. لذا در حرکت گهواره ای ستون ها، تیرهای خارج از دهانه ‏مهاربندی بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته اند. ‏‎ ‎به طور کلی نتایج حاکی از عملکرد بهتر حرکت گهواره ای در ‏سازه همگرا دارد. ‏
    کلیدواژگان: حرکت گهواره ای، عملکرد لرزه ای، مهاربند همگرای ویژه، مهاربند واگرای ویژه، زلزله حوزه نزدیک
  • اشکان خدابنده لو *، رضا آقاجانی صفحات 39-45
    سازه دیاگرید المان های قطری است که همزمان نقش باربری بارهای افقی و قائم را بر عهده دارند. در سازه دایاگرید، بارهای وارده برخلاف اکثرسیستمهای متداول ساختمانهای بلند مرتبه که توسط مکانیسمهای برشی و خمشی انتقال مییابند، به دلیل پیکره بندی مثلثی آنها و حذف ستونهای قائم از مکانیسم انتقال بار محوری برخوردار بوده و به عبارت دیگر عملکردی خرپایی دارند. سیستم دایاگرید برای کارائی و زیبایی معماری و سازه ای گسترش داده شده است. سازه های دیاگرید به عنوان یک سیستم سازه ای در ساختمان های بلند از نظر عملکرد، بهبود یافته ی سیستم سازه های قابی و لوله ای می باشد که با کاهش چشم گیر لنگی برش، وزن سازه را به شدت کاهش می دهد. هدف از این تحقیق، بهینه یابی سازه های شبکه قطری برای کمینه سازی وزن سازه، تعیین تعداد تقسیمات افقی و عمودی می باشد. افزونه ی برنامه نویسی گرافیکی گرس هاپر بر روی نرم افزار راینو، با پارامتریک کردن برنامه ی نوشته شده امکان بهینه سازی الگوریتمیک را فراهم می سازد. بهینه یابی در برنامه ی نوشته شده توسط الگوریتم ژنتیک از طریق پلاگین گالاپاگوس بر اساس نتایج خروجی از موتور تحلیل سازه پلاگین کارامبا انجام می شود. نتایج شبیه سازی حاکی از آنست که برای سازه ی شبکه قطری 40 طبقه با مساحت 900 مترمربع هر طبقه، بهینه ترین حالت با تعداد تقسیمات افقی و عمودی 8 و 26 و زاویه 64 با محور افقی، 21508 تن وزن کل سازه خواهد داشت.
    کلیدواژگان: ساختمان های بلند، دیاگرید، طراحی بهینه، الگوریتم ژنتیک، گالاپاگوس
  • ارزیابی رفتار مقاومت فشاری بتن سبک سازه ای متشکل از پرلیت، لیکا، الیاف فلزی و میکروسیلیس
    حسین شاددل *، میلاد خیری قوجه بیگلو، عبدالله عنایتی تکله صفحات 47-56
    با توجه به این که وزن سازه باعث افزایش نیروهای وارده به خصوص نیروهای جانبی مثل زلزله می باشد، پس به این دلیل هر قدر بتوانیم در مسیر سبک سازی ساختمان گام برداریم همان قدر توانسته ایم در برابر نیروی زلزله وارد بر سازه مقاوم باشیم. از آنجا که یکی از روش های تولید بتن سبک استفاده از دانه های سبک می باشد و با توجه به نقش این دانه ها در مقاومت بتن، ارائه طرح اختلاط بهینه برای بتن های سبکدانه اهمیت دارد. نتایج حاصل از آزمایش ها بر روی 140 نمونه، نشان از دست یابی به بتن سبک سازه ای طبق استانداردASTM C330 که حداکثر وزن مخصوص بتن سبک سازه ای را بهkg/m3 1850 و حداقل مقاومت فشاری بتن سبک سازه ای را بهkg/cm3 170 محدود می کند نشان می دهد. می توان با استفاده از پوزولان های با ذرات ریزتر و با تغییر در طرح اختلاط، وزن مخصوص و مقاومت فشاری نمونه ها را به طور صددرصد به حد تعریف شده طبق استانداردASTM C330 رساند.
    کلیدواژگان: پوزولان، بتن سبک، مقاومت فشاری، طرح اختلاط
  • بررسی اثرات بهره گیری از سیستم حرکت گهواره ای در بهسازی لرزه ای ساختمان های فولادی بلند مرتبه
    روح الله حسنوند، سامان منصوری *، علی پروری صفحات 57-71
    در این مقاله به منظور بررسی اثرات سیستم گهواره ای بر روی پاسخ لرزه ای ساختمان های فولادی بلند مرتبه منظم، یک سازه 15 طبقه فولادی با سیستم باربر جانبی قاب خمشی ویژه همراه با مهاربند همگرای ضربدری مطابق ویرایش چهارم استاندارد 2800 و آخرین ویرایش های مباحث ششم و دهم مقررات ملی ساختمان در نرم افزار ETABS2015 طراحی شده است. سپس هفت زلزله مطابق استاندارد 2800 انتخاب و مقیاس شدند و با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی به بررسی و مقایسه پاسخ لرزه ای ساختمان مورد مطالعه در حالت های با و بدون بهره گیری از سیستم گهواره ای پرداخته شده است. نتایج مطالعات (نظیر برش پایه، دریفت، تغییرمکان ها و شتاب های جانبی و قائم سقف و…) حاکی از آن است که بهره گیری از سیستم حرکت گهواره ای در ساختمان های بلند مرتبه فولادی می تواند سبب کاهش قابل ملاحظه ی پاسخ لرزه ای سازه شود.
    کلیدواژگان: ساختمان بلند مرتبه فولادی، راکینگ، اثر حرکت گهواره ای، کاهش پاسخ لرزه ای، بهسازی لرزه ای
|
  • negin Esazadeh *, Amin ghannadi asl Pages 1-10
    The use of concrete in combination with steel in structures can play an important role in improving the structural behavior, ie increase in strength and formability. In many cases, in steel structures that do not meet the considerably shaping criteria.In this study,a solid concrete beam and steady steel beams were modeled using ABAQUS finite element software and verified by a laboratory model. In the following six groups, the difference in specimens was only in the manner of connecting concrete to steel, and for each of the six series, five different thicknesses were considered and investigated,which resulted in the following conclusions. Increasing the number of cutters increases the resistance of composite beams.By increasing the number of simple cut-offs into two rows, 10% of the final bending strength of the composite beams increases.The difference between the studs and the corners is not significantly different.The effect of simple cut-offs and L shapes has been around 2%.
    Keywords: mixed beams behavior, large openings, dynamic loading
  • Ali Seyedkazemi*, Seyed Reza Hashemi Shahandashti Pages 11-18
    The steel braced frame system is one of the lateral load resisting systems which is used extensively for low- to mid-rise buildings. In this structural system, the braces can be arranged in different forms along the building height due to different reasons such as architectural and structural limitations or design considerations. The bracing arrangement affects the seismic performance of the structural system and each of the elements. In this study, the impact of bracing arrangement along the building height on ultimate failure capacity and collapse fragility curves of steel CBFs is investigated. For this purpose, 4 and 8-story steel CBF buildings with 6 different arrangements of braces were selected and modeled in PERFORM-3D software. The models were then analyzed using the incremental dynamic analysis (IDA) method. Afterwards, the collapse capacity of the models and the uncertainty index were calculated, and the collapse fragility curves were generated. The results show that, by modifying the arrangement of braces without significant changes in lateral stiffness and fundamental period of structure, it is possible to increase the collapse spectral acceleration and decrease the probability of collapse at the maximum considered earthquake intensity.
    Keywords: bracing arrangement, steel braced frame, collapse fragility curve, collapse capacity, incremental dynamic analysis (IDA)
  • sina shirjang, Ahmad maleki * Pages 19-27
    With increasing research on the operation of the shear walls of the steel walls and increasing the reliability of their operation, the use of these walls has been noticeably expanded, especially in the United States and Japan. Given the relatively comprehensive understanding of the behavior of these walls, design rules have now begun to provide design rules for these walls. The basis of the performance of these structures is based on the operation of the diagonal tensile field after the buckling of the steel plate. Simple implementation is based on the technical advantages of the system without the need to acquire new skills, reduce the dimensions of the foundation, increase the perceptibility of the lateral structure of the structure, reduce the dead load, and, in the meantime, the economy of this system in counteracting the steel frame framing system is considered as the main advantages of this system. Gets The steel shear wall is a new side-impact resistant system that has better performance than other side-impact resistant systems. Considering the importance of using such structures, there is a need for study in this field. In this study, prior to examining the performance of joint wall joints, to verify the numerical results, we verified the laboratory sample and after evaluating and assuring the results of the modeling, 12 steel wall panels with Abaqus software were used. In these samples, parameters such as wall thickness, geometric characteristics of beams and columns, and the degree of opening of the corners of the sheet are investigated. The results of this study showed that with increasing the cross-section of the columns, the stress distribution was uniformly distributed on the surface of the sheet and the entire surface of the sheet buckling to the outside of the sheet, while in the case of an increase in the cross section of the buckler, It is visible on the sheets. However, in the event of an increase in the thickness of the wall plate, the amount of non-elastic strain created is less and is approximately limited to the lower parts of the first sheet. With a 20% increase in wall thickness, the bearing capacity and hardness of the samples increased by an average of 18%, and by increasing the opening rate, from 5 to 15% of the bearing capacity decreased by about 20%, and the amount of strain of plastic in the form of a diameter in the sheets It is visible at the site of the sheet attachment to the perimeter bore in the portions of the columns.
    Keywords: stress distribution, local buckling, non-elastic, strain, seismic behavior, bearing capacity
  • Ali Parvari*, Arman Beglar Pages 29-37
    In recent years, considering vertical movement in structures, which is known as self-centering motion, is one of the methods used to dissipate the earthquake energy. In this study, 4-, 8-, and 12-Story steel structures with special concentrically braced frame (SCBFs) and eccentrically braced frames ‎(SEBFs) ‎were considered in order to investigate the effect of self-centering ‎motion under seven near-field earthquakes using Sap 2000 software. The results of this research indicate that considering the self-centering ‎motion, the behavior of structures are changing in SCBFs and SEBFs. In ‎, 4-, 8-, and 12-Story SEBFs structures with considering the self-centering ‎motion, the column and bracing ‎forces were increased which this was different with SCBFs ‎ structures. Considering the self-centering ‎motion, more plastic joints are formed in the beams. Therefore, in the self-centering ‎of the columns, the beams outside the bay are more affected. In general, the results indicate that the self-centering ‎motion is better in the SCBFs.
    Keywords: Self-centering ‎motion, seismic performance, concentrically braced frame, eccentrically braced frames, near-field earthquake
  • ashkan khodabandelou *, reza aghajani Pages 39-45
    Diagrid structure is diagonal elements that simultaneously carry the load of horizontal and vertical loads. In diagrid structures, unlike most common systems of high-rise buildings in which incoming loads are transmitted through shear and flexural mechanisms, the diagrid structures, due to their triangular configuration and removal of vertical columns, have a central load transfer mechanism, in other words, they have truss performance. Diagrid structures are developed for effectiveness and beauty of architecture and structure.Diagrid structures as a structural system in high-rise buildings in terms of performance, is an improved system of frame and pipe structure, which reduces the structural weight by decreasing the shear lag. The goal of this research is to optimize the diameter structure of buildings to minimize the weight of the structure, to determine the number of horizontal and vertical segments. Grasshopper graphical programming plugin for Rhino software, with parameterization of the written program, provides algorithm optimization. Optimization in the program written by the genetic algorithm is done through the Galapagos plugin based on the outcomes of the structure analysis engine of the Karamba plugin. The simulation results indicate that for a 40-store diameter structure of 900 square meters in each floor, the optimal mode with the horizontal and vertical divisions of 8, and 26, and the angle of 64 with the horizontal axis will be 21508 tons of the total structure.
    Keywords: Tall Buildings, Diagrid, Optimized Designing, Genetic Algorithm, Galapagos
  • behavior pattern of Compressive and tensile strength of structural lightweight concrete Consisting perlite, leca and Steel Fiber
    Hossein Shaddel *, milad kheiri ghoje biglu, abdollah enayati tekle Pages 47-56
    Considering that the weight of the structure increases the forces involved, especially the lateral forces such as earthquakes, so for this reason, as far as we can take the building path, we have been able to withstand earthquake resistance to the structure. Since, one of the commonly used methods for producing the light eight concrete, utilizes the light weight aggregates with significant role in the concrete strength, proposing the optimized mix-design for the light weight concrete appears to be important. The result of experiments on 140 samples are representative of achieving to structural lightweight concrete according to ASTM C330 Standard which limits the specific gravity of structural light weight concrete to 1850 kg/cm3 and limits the minimum compressive strength of structural lightweight concreteto170 kg/cm3. Specific gravity and compressive strength of samples could be reached to defined limitation according to ASTM C330 Standard by using the very little particles of pozzolans and by changing in mix design
    Keywords: Pozzolan, Structural lightweight concrete, Compressive strength, Mix design
  • The investigation of the effects of using rocking systems on the seismic retrofit of high-rise steel building
    rohallah hasanvand, saman mansouri *, Ali Parvari Pages 57-71
    In this paper, a 15-story steel building was designed based on Iranian code No.2800 in order to study the effects of rocking systems on the seismic response of high-rise steel buildings. The selected accelerograms were related to the Chi Chi, Landers, Loma Prieta, Northridge, Parkfield, San Fernando and Tabas earthquakes which were selected and scaled according to Iranian Standard No. 2800. These accelerograms were related to the stations which were registered at the distance of 20 to 60 kilometers from the fault and did not have the near-fault earthquakes characteristics such as forward directivity and fling step and etc. Furthermore, the magnitude of all the selected earthquakes was between 6.5 and 7.5 Richter. Then, nonlinear time history analysis was used to investigate and compare the seismic response of the studied building in cases with and without using the rocking system. The results of studies (including base shear, drift, displacement of roof, acceleration of roof and etc.) indicated that using rocking system in the high-rise steel buildings could cause significantly reduce the seismic response of high-rise steel buildings.
    Keywords: high-rise steel building, seismic retrofit, seismic response, rocking systems