s. m. zahrai
-
یکی از روش های جلوگیری از انتقال مستقیم نیروی زلزله از زمین به سازه، جداسازی لرزه ای است. درواقع در جداسازی لرزه ای، هدف اصلی کاهش مقدار شتاب ها و نیروهایی است که در اثر زلزله به سازه منتقل می شود. این هدف با نصب سازه بر روی لایه های جداکننده که انعطاف پذیری افقی زیادی دارند انجام می گیرد. به این ترتیب هنگام زلزله که زمین زیر سازه به شدت ارتعاش می کند، حرکات چندانی به سازه منتقل نمی شود. در این پژوهش به ارائه یک شاخص جدید جهت مقایسه عملکرد سیستم جداسازی پایه پرداخته شده است که می تواند باعث طراحی سیستم جداسازی پایه با عملکرد بهتر برای سازه گردد. با استفاده از این شاخص به نام عملکرد نسبی وزنی (WRPI)، می توان عملکرد سازه و سیستم جداسازی پایه را علاوه بر درنظرگرفتن مقدار انرژی کرنشی جذب شده در سازه و جداساز، برای مقدار شتاب ماکزیمم و جابه جایی ایجاد شده در سازه و جداساز نیز مقایسه و طراحی کرد. جهت بررسی کارایی شاخص پیشنهادی و مقایسه با شاخص های پیشین، یک قاب خمشی فولادی شش طبقه با و بدون جداساز مورد مطالعه قرار گرفت. به صورت کلی شاخص WRPI نسبت به شاخص های مورد استفاده پیشین، دارای کارایی و عملکرد بهتری به ویژه در سازه های حساس به شتاب و تغییر شکل های بین طبقه ای می باشد.
کلید واژگان: شاخص عملکرد نسبی وزن دار، جداساز لرزه ای، سیستم جداسازی پایه، سیستم کنترل غیرفعال، ارزیابی عملکرد سازهOne of the methods to prevent the direct transmission of earthquake forces from the ground to a structure is seismic isolation. The main goal of seismic isolation is to reduce the amount of acceleration and forces transferred to the structure during an earthquake. This goal is achieved by installing the structure on separating layers that possess high horizontal flexibility. In this way, when the ground beneath the structure vibrates strongly during an earthquake, minimal movement is induced in the structure. In this research, a new index has been introduced to compare the performance of base isolation systems, which can lead to the design of base isolation systems with improved performance for the structure. By utilizing the proposed index, known as the Weighted Relative Performance Index (WRPI), the performance of both the structure and the base isolation system can be evaluated. This evaluation considers the amount of strain energy absorbed in the structure and the isolator, as well as the maximum acceleration value and the displacement created in both the structure and the isolator. To evaluate the effectiveness of the proposed index and compare it to previous indices, a 6-story steel moment frame with and without base isolation system was studied. Overall, the WRPI index demonstrates better efficiency and performance than previously used indices, particularly in structures sensitive to acceleration and inter-story drifts.
Keywords: Weighted Relative Performance Index, Seismic Isolator, Base Isolation System, Passive Control System, Evaluate Structure Performance -
Acceptable seismic performance, ease and low cost in design and implementation are advantages of passive dampers, but fixed performance parameters corresponding to the type and amount of input energy reduce their efficiency. In this research, a new two-level passive damper in rigid connections with variable stiffness, strength, and energy absorption capacity is introduced and its seismic performance in 5, 10, and 15-story steel frames is evaluated with nonlinear dynamic analysis using SAP2000 software. The results show that, despite the different dynamic parameters in the selected seismic records, such as the frequency content and duration of ground motions, the performance of the structures under all earthquakes has improved significantly, which confirms the effectiveness of the proposed damper in rigid connections on improving the seismic performance structures. Besides, results prove the proposed damper effectiveness on decreasing the structural response such as maximum displacement and base shear. The average displacements reduced by 61%, 51% and 16% compared to those of BSEEP-4ES connections for the 5, 10 and 15-story frames, respectively. Besides, maximum base shear forces reduced by average of 29% and 15% compared to those of BSEEP-4ES connections for the 5 and 10-story frames, respectively.Keywords: Two-level control system, friction-yielding damper, Top plate, Ductility, Nonlinear analysis
-
بتن غلتکی در سازه های حجیم کاربرد دارد، که به علت حجم زیاد، بتن ریزی در چند مرحله و با ایجاد وقفه ی زمانی انجام می شود. این موضوع باعث بروز درز می شود، که کاهش مقاومت فشاری و افزایش نفوذپذیری را به دنبال دارد. اهداف پژوهش حاضر، ارزیابی تاثیر جایگزینی بخشی از سیمان با زیولیت در کاهش آثار مخرب تشکیل درز است. بنابراین زیولیت با درصدهای مختلف جایگزین سیمان شد و در هر درصد نیز، نمونه ها با انواع درز ساخته شدند. سپس آزمایش های مقاومت فشاری، نفوذ سریع یون کلراید (R C P T)، عمق نفوذ آب، جذب آب، سرعت پالس اولتراسونیک و مقاومت الکتریکی بر روی نمونه ها انجام شده است. نتایج بیان گر نقش بسزای زیولیت در کاهش آثار مخرب درزهای گرم و سرد در خصوصیات دوامی و همچنین بهبود اثر منفی درز گرم در مقاومت فشاری بوده است.
کلید واژگان: زئولیت، بتن غلتکی، درزهای ساخت (سرد و گرم)، خصوصیاتدوامی، خصوصیات مکانیکیRoller compacted concrete is a dry, hard concrete with zero slump, typically used in mass concrete structures where casting is done in stages with time intervals between each stage. However, the formation of joints in these concretes increases the penetration of destructive ions, leading to eventual failure and instability of mass concrete structures. This study aims to evaluate the impact of replacing part of cement with zeolite in reducing the destructive effects of joint formation in roller compacted concrete structural members.Samples were made with hot, warm, and cold joints, with zeolite replacing cement at percentages of 0, 15%, 30%, and 40%. Results showed that at 15% replacement percentage, samples had the highest compressive strength, so roller compacted concrete samples were made with 15% zeolite to test for Rapid Chloride Permeability Test (RCPT), water penetration depth, water absorption, ultrasonic pulse velocity (UPV), and electrical resistivity. The tests showed that replacing 15% of the cement weight with zeolite improves compressive strength in warm joint areas and reduces destructive effects of warm and cold joints on durability properties. The electrical resistivity test revealed that replacing 15% of cement with zeolite significantly reduces the permeability of specimens. Zeolite also reduces the permeability of roller compacted concrete specimens based on the results of water penetration depth, RCPT, and electrical resistivity tests, but increases water absorption and decreases UPV.
Keywords: Zeolite, Roller-Compacted Concrete (RCC), Construction Joints (Cold, Warm Joints), Durability Properties, mechanical properties -
استفاده از سیستم های کنترل غیر فعال باعث کاهش نیاز لرزه ای و جلوگیری از آسیب به اجزای اصلی سازه می شود. میراگرهای تسلیم شونده یکی از متداول ترین ابزارهای مستهلک کننده انرژی ورودی زلزله به سازه می باشند. هدف اصلی این پژوهش معرفی یک میراگر تسلیم شونده جدید شبه بیضی، جهت بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود است. با توجه به تاثیر پارامترهای هندسی میراگر شبه بیضی بر مقادیر سختی و مقاومت آن، در این پژوهش مطالعه دقیق عددی بر روی نسبت های مختلف قطر به ضخامت و نیز دیگر ابعاد این میراگر صورت گرفته است. جهت ارزیابی تاثیر میراگر پیشنهادی در عملکرد لرزه ای ساختمان های فولادی موجود از سه سازه محک 3، 9 و 20 طبقه که توسط این نوع میراگر بهسازی شده، استفاده گردیده است. همچنین تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با استفاده از شتاب نگاشت های حوزه دور و نزدیک، جهت ارزیابی نتایج تحلیل ها در حالت های لرزه ای مختلف انجام شده است. نتایج تحلیل های عددی بیانگر عملکرد مناسب میراگر تسلیم شونده شبه بیضی پیشنهادی در استهلاک انرژی ورودی زلزله به سازه و کاهش پاسخ های لرزه ای ساختمان های محک بهسازی شده توسط این میراگر می باشد. بدین صورت که به طور میانگین، حداکثر نسبت دریفت بین طبقات در ساختمان های محک 3، 9 و20 طبقه به ترتیب 66، 69 و 67 درصد کاهش یافته است.
کلید واژگان: میراگر تسلیم شونده، میراگر شبه بیضی، بهسازی لرزه ای، ساختمان های فولادی، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطیUse of passive control systems causes reduction in seismic demand and prevents damage to the main components of the structure. Yielding dampers are among the common tools used for dissipation of earthquake energy entering the structure. The main goal of the present research is introduction of a novel pseudo elliptical yielding damper for improvement of the seismic performance of the existing steel structures. Considering the impact of geometric parameters of the pseudo elliptical damper on its stiffness and strength, a precise numerical study was performed on the ratio of diameter to thickness and other dimensions of the damper in this research. For evaluating the impact of proposed damper on the seismic performance of existing steel buildings, use was made of three benchmark structures with 3, 9 and 12 stories which were retrofitted by this type of dampers. Also, the nonlinear time history analysis has been performed using the near field and far filed accelerometers to evaluate the analyses results at different seismic states. The results of numerical analyses indicated the good performance of propose pseudo elliptical yielding damper in terms of dissipating the earthquake energy entering the structure and reduction in the seismic responses of retrofitted benchmark buildings by this type of dampers. It was found that on average, the maximum inter-story drift in the 3, 9 and 20 story benchmark buildings were reduced by 66, 69 and 67%, respectively.
Keywords: Yielding damper, pseudo elliptical damper, seismic improvement, steel buildings, nonlinear time-history analysis -
کنترل انفعالی سازه سیستمی است که بدون نیاز به منبع انرژی خارجی و به صورت ثابت به میرا کردن انرژی ورودی ناشی از اعمال بارهای جانبی می پردازد. بهبود عملکرد سازه های مجهز به میراگر را می توان در افزایش انرژی مستهلک شده و کاهش جابجایی سازه دانست. برای این منظور می توان از سیستم مهاربند پرده ای مجهز به میراگر Toggle Brace Damper (TBD) با رعایت طراحی اصولی کمک گرفت. هدف از این مقاله، مقایسه نتایج به دست آمده از نرم افزار آباکوس و SAP2000 برای دو سازه مجهز شده به میراگر تسلیمی با سیستم مهاربندی پرده ای و مهاربندی قطری Diagonal Brace Damper (DBD) است. در این تحقیق از تحلیل تاریخچه زمانی با اعمال سه زلزله السنترو، کوبه و طبس استفاده شده است. میراگر مورد استفاده در تمامی مدل ها یکسان و از نوع میراگر لوله ای تسلیم شونده انتخاب شده است. نتایج به دست آمده از نرم افزار آباکوس نشان می دهد که ظرفیت باربری سیستم TBD نسبت به سیستم DBD تقریبا 3 برابر شده است. دلیل این افزایش، هندسه سیستم TBD است که در تعیین ظرفیت باربری سازه بسیار تاثیر دارد. نتایج SAP2000 نشان می دهد که جابه جایی بام در سیستم TBD نسبت به سیستم مهاربند قطری با میراگر به طور میانگین در قاب های دو و پنج طبقه به ترتیب 77 و 42 درصد کاهش پیدا کرده است. در سیستم TBD نسبت به سیستم DBD برای قاب دو طبقه، جابجایی نسبی طبقات اول و دوم به طور متوسط برای هر سه زلزله به ترتیب 82 و 78 درصد کاهش یافته است و برای قاب پنج طبقه نیز جابجایی نسبی در طبقات اول تا پنجم به ترتیب 53، 46، 41، 35 و 30 درصد کاهش یافته است. نتایج نشان می دهد ضریب بزرگ نمایی (نسبت جابجایی محوری میراگر به جابجایی افقی طبقه، برای بیان ظرفیت شکل پذیری) در طبقه اول قاب دو طبقه سیستم TBD و DBD به ترتیب برابر است با 83/1 و 74/0 و برای طبقه دوم قاب پنج طبقه سیستم TBD و DBD به ترتیب برابر 46/1 و 73/0 است.
کلید واژگان: کنترل انفعالی، سیستم مهاربند پرده ای با میراگر (TBD)، سیستم مهاربند قطری با میراگر (DBD)، میراگر لوله ای، استهلاک انرژیPassive control of the structure is a system that dissipates the input energy caused by lateral loads without the need for an external energy source. Improvement of seismic performance of the structures equipped with a damper, lies in increasing the energy dissipation and decreasing the vibration of the structure. For this purpose, Toggle Brace Damper system can be used to follow design guidelines. This paper aims to compare the results obtained from SAP2000 software for two structures equipped with Toggle Brace Damper (TBD) and Diagonal Brace Damper (DBD). In this research, time-history analysis is used by applying the El Centro, Kobe and Tabas earthquake records. The dampers used in all models are the same pipe dampers selected from the hysteretic type. The results suggest that the roof displacement of the TBD system in the 2 and 5-story frames decrease in average 77 and 42 percent respectively compared to that of DBD system. The drifts of the floors in the TBD system for 2-story frame are 82 and 78 percent in the 1st and 2nd floors respectively and for the 5-story frame are 53, 46, 41, 35 and 30 percent in the 1st to 5th floors respectively, lower compared to those of DBD system. Magnification factor (ratio of axial damper displacement to floor displacement as ductility capacity) of the 1st story in the TBD and DBD systems for 2-story frame are 1.83 and 0.74 percent respectively and in the 2nd story of TBD and DBD systems for 5-story frame are 1.46 and 0.73 percent respectively.
Keywords: Passive control, Toggle brace damper (TBD), Diagonal brace damper (DBD), Pipe damper, Energy dissipation device -
Investigating the behavior of the box-shaped column panel zone has been one of the major concerns of scientists in the field. In the American Institute of Steel Construction the shear capacity of I-shaped cross- sections with low column thickness is calculated. This paper determines the shear capacity of panel zone in steel columns with box-shaped cross-sections by using artificial neural network (ANN) and genetic algorithm (GA). It also compares ABAQUS finite element software outputs and AISC relations. Therefore, neural networks were trained using parametric information obtained from 510 connection models in ABAQUS software. The results show that the predicted shear capacity of the NN and the GA in comparison with the AISC relations use a wide range of all effective parameters in the calculation of the shear capacity of panel zone. Therefore, the use of artificial intelligence can be a good choice. Finally, the GA, along with optimization of a mathematical relation, has been able to minimize the error in determining the shear capacity of panel zones of steel-based columns, even at high column thicknesses.Keywords: Box-Shaped Cross-Sections, Genetic Algorithm, Neural Network, Shear Capacity of Panel Zone, Steel Moment-Resisting Frame
-
امروزه با توجه به افزایش حملات تروریستی در نزدیکی ساختمان های با اهمیت بالا و مراکز دولتی حساس، طراحی ساختمان ها در برابر بارهای ضربه یی و به طور مشخص انفجار، اهمیت ویژه یی دارد. در نوشتار حاضر، بررسی اثر انفجار در یک سازه ی موجود بتنی و دو شیوه ی بهسازی سازه در برابر انفجار بررسی شده است. به عنوان گزینه ی ابتدایی، میراگرهای سیال ویسکوز با درصدهای میرایی 5 تا 25 و سپس استفاده از جداسازهای لرزه یی به عنوان گزینه ی دوم بررسی شدند. کلیه ی مدل سازی های عددی در محیط نرم افزار SAP و به روش تاریخچه ی زمانی غیرخطی انجام شده اند. در بررسی ها مشهود است که میزان برش پایه در استفاده از جداگر لرزه یی نسبت به قاب خالی در حالت بهینه ی انتخابی، 50٪ کاهش و میراگرها در حالت بهینه ی انتخابی این میزان را حدود 60٪ افزایش داده اند. اما از طرف دیگر، میزان جابه جایی های نسبی بین طبقات در حالت استفاده از میرایی های ذکر شده بسیار کاهش داشته و به میزان 1٫7٪ رسیده است، به گونه یی که میزان آن با جداگر لرزه یی، به کمینه ی 2٪ رسیده است.
کلید واژگان: سازه ی بتنی، جداگر لرزه یی، میراگر ویسکوز، بار انفجار، مقایسه ی عملکردThe buildings structures around the world suffer from terrorist attacks and bombings. This justifies the need to study the effect of blast loading on structures and the methods to prevent collapse of structures in order to save human lives and minimize financial losses. In this study, effects of the passive viscous dampers and base isolators on structures which are subjected to blast loading are separately investigated. Blast load is applied on the structures with a pressure wave. This pressure wave has many uncertainties specified in different codes. For the sake of simplicity, this pressure wave is applied on different faces of the structure. Herein, only loading on the fa\c{c}ade or the structure is considered and the loading on the other faces of the structure are neglected as the structure doesn't have any severe irregularities. In the 1st case, viscous dampers are added to the structure adding damping of the structure between 5 to 25\% and the effect of this added damping is studied through the paper. For the 2nd case, base isolators are designed according to UBC-1997 code. Numerical simulations are carried out in the SAP environment using nonlinear time-history analysis. Moreover, they are studied with different stiffness coefficients and the uncertainties in yielding force of these tools have been considered in numerical simulations. These passive control devices are mainly designed such that they can perform well under earthquake loads. Viscous dampers conform to the first mode of vibration of the structure and base isolators are designed according to seismic codes. Numerical simulations show that base shear in the optimum specifications of viscous dampers and base isolators compared to bare frame showed 60\% increase and 50\% decrease, respectively. However, drifts are minimized to 1.7\% for added damping values of 25\%. This value is hard to reach with base isolators as the values of drifts in this case have a minimum value of 2\%.
Keywords: Blast Load Behavior, Concrete Structures, Viscous Damper, Base Isolation -
در نوشتار حاضر، جهت مقایسه ی عملکرد میراگر ضربه یی در سازه های بلند به کمک نرم افزار 2000S A P، رفتار لرزه یی قاب های بلند با میراگر ضربه یی بررسی شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی عملکرد میراگر ضربه یی در ساختمان های بلند و تعیین بهترین محل قرارگیری میراگر در کاهش دامنه ی پاسخ سیستم در حال ارتعاش است. تحلیل مورداستفاده در پژوهش حاضر از نوع تحلیل تاریخچه ی زمانی غیرخطی بوده و جهت طراحی المان های سازه، تحت آیین نامه ی 10360 A I S C بررسی شده است. جهت رسیدن به نتایج مطلوب تر ساختمان بلند تحت ارتعاش، زلزله های اعمالی به قاب های بلند از هر دو حوزه ی نزدیک و دور انتخاب شده است. از جمله نتایج حاصل در نوشتار حاضر می توان به کاهش 14٪ و 16٪ دامنه ی پاسخ قاب های 10 و 25 طبقه در حال ارتعاش در اثر قرارگیری میراگر ضربه یی در طبقه ی بام به ترتیب تحت زلزله های حوزه های دور و نزدیک اشاره کرد.
کلید واژگان: میراگر غیرخطی، میراگر ضربه یی، سیستم چنددرجه آزاد، نرم افزار 2000S A PImpact damper is considered as a passive control sys-tem. Experimental and analytical studies have shownthat this group of non-linear dampers has a better per-formance than linear vibratory neutralizers in terms ofreducing structural vibrations. The main factor in u-encing this type of damper in controlling vibrations isthat the small forces, created by moving masses of im-pact dampers reduce sharp vibrations by creating dis-ruption in the oscillation range of the structure.So far, modeling of the impact damper has been con-ducted solely through MATLAB software. Naturally,the functional aspects of this software are limited in re-search and development aspects compared to the com-mon programs such as SAP2000 and ETABS. In thisstudy, using SAP2000 software in modeling impactdampers, relatively tall building models are used to com-pare the performances of impact damper in high-risebuildings, and the seismic performance of such build-ings with impact damper is investigated. The purposeof this study is to evaluate the performance of impactdamper in tall buildings and to determine the best place-ment of damper in reducing the amplitude response ofthe system under vibration.In order to achieve favorable results for tall buildingsunder seismic vibration, both near- and far- eld earth-quakes are selected and applied to 10- and 25-story steelbuildings. The analysis used in this study is of non-linear time-history kind, and the design of structuralelements is performed considering AISC360-10 Code re-quirements. One of the main results of this study is thedecreased amplitude response of 10 and 25-story steelbuildings under vibration due to the placement of impactdamper on the roof up to 14% and 16% under far- andnear- eld earthquakes, respectively. It is also observedthat if the height and number of openings increase, thee ect of the placement of impact damper in the middle oors will become closer to the placement of damper onthe roof due to the combination of vibration modes.
Keywords: Non-Linear Damper, Impact Damper, MDOF System, SAP2000 Software -
سازه های با دیوار برشی بتنی، علی رغم تمامی مزیت های موجود، از نقایصی نیز رنج می برند. از جمله ی آنها می توان به سختی فراتر از نیاز جهت ارضاء محدودیت های جابه جایی آیین نامه یی و در نتیجه ی آن، انعطاف پذیری کم و نیاز بیشتر به شکل پذیری سازه در برابر بارهای جانبی زلزله نام برد. همچنین عدم توجه کافی به محل اتصال دیوار به سقف های سازه، می تواند در اثر ناکافی بودن ظرفیت برشی ناحیه ی اتصال، باعث آسیب های جدی به سازه در هنگام زلزله بشود. به همین منظور، در نوشتار حاضر تلاش شده است تا با استفاده از چیدمانی نوین از میراگرهای تغییر مکانی فولادی، ضمن تعدیل سختی خیلی زیاد، نیروهای لرزه یی وارد بر سازه را کاهش و با جلوگیری از معایب احتمالی، رفتار سازه را بهبود داد. این میراگرها به نحوی استفاده شده اند که بیشترین تغییر مکان ها را تجربه کنند و استهلاک بالایی از انرژی را فراهم آورند. در انتها، ضمن بررسی مثال عددی نشان داده شده است که با روش مذکور، دوره ی تناوب مود اول سازه افزایش چشم گیر می یابد و به عنوان مثال، شتاب مطلق و برش پایه ی ساختمان فولادی 4 طبقه با دیوارهای برشی بتنی می تواند تا 40\٪ کاهش یابد.
کلید واژگان: دیوار برشی بتنی، میراگر جاری شونده ی صفحه مثلثی، رفتار لرزه یی، استهلاک انرژی، برش پایهThe use of concrete shear walls in lateral resistance systems comes with certain disadvantages. Low ductility against lateral loadings due to their high stiffness and low vibration period of these systems can be mentioned as their drawbacks. Inadequate attention to shear capacity of the connecting region of roof and shear wall is also worth noting. These problems can increase the vulnerability of the structure when subjected to lateral loads. Previous studies have demonstrated the benefits of providing energy dissipation devices to improve structure behavior. Metallic dampers, such as Added Damping and Stiffness (ADAS) and Triangular Added Damping and Stiffness (TADAS), are among the simplest energy dissipating devices that are being used in design of the new generation of earthquake-resistant structures. Application of such devices in the lateral resistance system of a structure imposes a reduced maximum on internal forces. In this article, a more practical arrangement of yielding metal dampers has been proposed to reduce the base shear of the structure and improve its response and, as a result, diminish the seismic damages caused by earthquakes. The proposed arrangement is designed in a way that can allow the largest displacements and cause the highest energy dissipation.To demonstrate, a numerical example of optimal damper designs with different excitation inputs was presented. Ground acceleration records of the Imperial Valley, Kobe, Loma Prieta, and Northridge earthquakes were used as the disturbing ground motion in a series of numerical simulations of a multi-story steel building. The numerical simulations were carried out using Sap2000 program and the nonlinear dynamic behaviors of the different systems were compared to those of the conventional reinforced concrete shear wall equipped structure. Results indicated that the TADAS devices exhibited excellent energy dissipation and ductility leading to a massive increase in period of the first mode of vibration accompanied with up to 40 percent decline in peak values of base shear and absolute accelerations of the stories.
Keywords: RC Shear Walls, TADAS Yielding Dampers, Seismic Behavior, Energy Dissipation, Base Shear -
در پژوهش حاضر، بهسازی تیرهای بتن مسلح با استفاده از الیاف پلیمری مسلح F R P بررسی شده است. در ابتدا جهت تایید صحت مدل سازی ها، نتایج به دست آمده از تحلیل های حاصل از نرم افزار A B A Q U S با نتایج مطالعات انجام شده ی آزمایشگاهی، مقایسه و در ادامه به بهسازی تیرهایی که نیاز به تقویت داشته اند، پرداخته و تاثیر F R P در انحناء و ظرفیت چرخشی تیر بررسی شده است. درنهایت، شکل پذیری متناسب با سطوح عملکردی و معیارهای پذیرش تیرهای بهسازی شده با توجه به کنترل پذیر بودن توسط نیرو یا تغییر شکل استخراج شده است. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داده است که رفتار تیرها بعد از بهسازی با توجه به اینکه نسبت تغییر شکل حد کاهش مقاومت به تغییر شکل حد خطی آنها کمتر از 2 می شود، تغییر یافته و معیار پذیرش برای این گونه تیرها، کنترل پذیر بودن توسط نیرو است.
کلید واژگان: بهسازی، سطوح عملکرد، معیارهای پذیرش، الیاف پلیمری مسلح F R P، روش المان محدودIn recent decades, composite material has been used in order to increase the effectiveness of reinforced concrete structures. The difficulty of numerical modeling of beams in finite element method is a problem encountered during such a study. Destruction of structures such as buildings and bridges has been reported due to earthquake and time-dependent erosion. Highlighting the need for reinforcing the structures, many researchers have tried to estimate the efficiency limit and strength of reinforced concrete structures.In order to retrofit concrete structures polymer coating was first developed in Europe and Japan in 1980. In Europe, FRP systems have been used to replace steel sheets, that as a common resisting method, their connection to the tensile concrete parts of the members with different adhesives was popular to increase the flexural strength of the members. Since steel sheets deform under operation, they would destroy the connection of sheets and concrete. On the other hand, their installation is generally difficult and needs heavy machinery, so researchers sought a replacement of steel coatings with FRP. FRP with 20% weight of steel jackets is approximately 8 to 10 times stronger than steel. One of the problems of numerical studies in these systems is their computer modeling in the form of finite element analysis (FEM). On the other hand due to a variety of effective parameters on their behavior, applying lab methods causes problems as they are time-consuming and expensive.In this research, retrofitting reinforced concrete beams using FRP is studied. At first in order to validate the accuracy of modeling, the analysis results obtained by ABAQUS software are compared with those of experimental studies. Then, beams that need strengthening are retrofitted and the effect of FRP on the curvature and rotational capacity of these beams is investigated. Finally, ductility proportion to the performance levels and the acceptance criteria for retrofitted beams regarding force or displacement control scenarios are obtained. Based on the results, the behavior of beams changes after retrofit, and since the displacement demand to capacity ratio (DCR) is less than 2, force control scenario must be considered regarding their acceptance criteria.
Keywords: Seismic Retrofit, Performance Levels, Acceptance Criteria, FRP, Finite Element Method -
در این نوشتار با ایجاد سوراخی در صفحه ی اتصال چند نمونه مهاربند قطری، سعی در تامین شکل پذیری و بهبود عملکرد لرزه یی قاب شده و عملکرد نمونه ها با انجام تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود A B A Q U S بررسی شده است. جهت جلوگیری و یا تعویق کمانش در اعضاء مهاربندها، سوراخ هایی روی صفحات اتصال به نحوی طراحی شده است که قبل از رسیدن مهاربند به بار بحرانی کمانشی خود، به تسلیم برسد و به جذب و استهلاک انرژی زلزله کمک کند. همچنین تاثیر شکل سوراخ ها و نیز آثار زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحلیل، گویای منحنی های هیسترزیس پایدارتر و استهلاک انرژی بیشتر در نمونه های پیشنهادی است، به طوری که در منحنی رفتاری نمونه های منتخب تا تغییرمکان حدود 2 سانتی متر نیز افت عملکردی مشاهده نشده است، اما مهاربند معمولی در تغییرمکان چرخه یی کمتر از 1 سانتی متر دچار کمانش شده و افت عملکرد آن مشهود است. همچنین نتایج به دست آمده از تحلیل تاریخچه زمانی، گویای افزایش تغییرمکان نهایی حدود 13-43 درصدی و کاهش برش پایه ی 19-37 درصدی طی بارگذاری لرزه یی است.
کلید واژگان: مهاربند هم گرا، شکل پذیری، صفحه ی اتصال سوراخ دار، تحلیل استاتیکی و دینامیکی غیرخطیConcentrically braced frames, CBFs, are among common lateral load carrying systems and their relative advantages, such as ease of implementation and lower cost compared to moment resisting frames, has led to their widespread usage. Experiences of past earthquakes indicate that the inherent defects and brittle behavior due to the buckling of compressive braces are the cause of the main damage in structures. In this paper, by making a hole in the gusset plates of diagonal bracing samples, it was endeavored to provide more ductility and improve the seismic performance of CBF through nonlinear static and dynamic analyses using ABAQUS software. For this purpose, holes were designed to have less axial capacity than the brace critical buckling load to help earthquake energy dissipation. The e ects of hole shape and dimension and, also, the e ect of near and far eld earthquakes, were studied. Concentration of inelastic response in the hole neighborhood, results in high energy dissipation and prevents nonlinear behavior in other elements. The hysteresis curves show ductile behavior, enhancing energy dissipation during cyclic loading of the nal specimens and postponing the occurrence of buckling in the brace members until lateral displacement at about 2cm. Normal braces buckle in 1cm displacement, leading to brittle behavior. The increase of the frame nal displacement between 13-43% and base shear reduction between 19-37% demonstrate the superior seismic behavior of the proposed system. Moreover, equivalent damping ratios in the proposed samples are signi cant by about 20% The proposed model is relatively easy to implement in a variety of braces, such as X-braces, chevron and diagonal con gurations, without too much cost. In this research, by a slight change in the common system and without using complicated devices, energy dissipation is provided. This is one of its distinctive features compared to other research projects. It should be noted that due to the appropriate results obtained in numerical analysis, specimen fabrication and experimental work should be on the agenda to verify the results in the next stage of research.
Keywords: Concentric brace, ductility, perforated gussetplate, nonlinear static, dynamic analysis -
ضریب رفتار در استانداردهای تحلیل و طراحی مبین جذب انرژی لرزه یی ورودی از زمان تشکیل اولین مفصل خمیری تا مکانیزم خرابی است و از آن برای کاهش نیروهای طراحی استفاده می شود. پارامترهای مختلفی چون ضریب کاهش در اثر شکل پذیری، مقاومت افزون و درجه ی نامعینی در تعیین مقدار آن موثرند. میراگرها نیز به عنوان ابزار بهسازی لرزه یی باعث استهلاک بخشی از انرژی ورودی زلزله می شوند. تاکنون پژوهش های بسیاری در حوزه ی ضریب رفتار صورت گرفته است، ولی نقش میراگر اصطکاکی و تاثیر آن در پارامترهای ضریب رفتار هنوز به خوبی بررسی نشده است. در این نوشتار، با درنظرگرفتن میراگر اصطکاکی پال در طبقات و با استفاده از تحلیل های غیرخطی، تاثیر این میراگر در ضریب رفتار قاب های دو بعدی فولادی 3، 6 و 9 طبقه دارای 3، 5 و 7 دهانه ی طراحی شده براساس پیش نویس ویرایش چهارم استاندارد 2800 و آخرین ویرایش مبحث ششم و دهم و تجدیدنظر اول نشریه ی 360 مورد بررسی قرار گرفته است، که حکایت از بهبود ضریب رفتار تا 100\٪ در سیستم های دوگانه ی فولادی و مهاربندی هم گرا به همراه میراگر پال نسبت به نمونه های قاب بدون میراگر دارد.
کلید واژگان: ضریب رفتار، میراگر اصطکاکی پال، سیستم دوگانه ی فولادی، مهاربند هم گرا، تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل دینامیکی غیرخطیThe response modification factor in analysis and design standards, used to reduce design forces, represents seismic energy absorption from the time of creating the first plastic hinge until the collapse mechanism. Various parameters are effective in the determination of Such reduction factor, the strength factor and the redundancy factor. Dampers act, as means of seismic retrofit, induce energy dissipation, and the use of such dampers is proposed in order to reduce structural damage during an earthquake. Much research has been done on the response modification factor; but the role of the friction damper and its effects on the parameters of such factors have not been fully investigated.In this paper, by considering a pall friction damper in stories using nonlinear analysis, the impact of dampers on the response modification factor of two-dimensional 3, 6 and 9-story steel moment frames, with 3, 5 and 7 bays (designed based on Standard No. 2800 (Ver. 4), the latest version of the 6th and 10th Iranian codes and the 1st revision of Standard No. 361), is investigated. The side frame structure studied here has a span of 5 meters and a story height of 3 meters. The next step is to consider concentric braces in the middle bays of the frame with medium ductility, followed by re-analysis and design.For the damper model, plastic elements (WEN) are used in SAP2000 software. In this study, first, nonlinear static analysis is undertaken, and to check the actual behavior of structures and for better assessment of results, Nonlinear Incremental Dynamic Analysis (IDA) is used, considering step by step increasing acceleration until reaching the life safety limit. In all cases, the force displacement curve of increasing dynamic analysis indicates compatibility with the results of static analysis.Based on obtained results, considerable improvements in the response modification factor up to 100\% are observed in the dual system of the steel moment frame and concentric brace with a pall friction damper. Finally, a strength factor of 3.55, ductility factor of 3.37 and response modification factor of 12 are proposed for the frame systems with dampers studied here, due to a high energy absorption capacity, based on a minimum amount.
Keywords: Response Modification Factor, Pall Friction Damper, Steel Dual System, Concentric Brace, Nonlinear Static Analysis, Nonlinear Dynamic Analysis -
در این نوشتار، به منظور طراحی قاب های فولادی مهاربندی شده ی واگرای خمشی، با استفاده از روش انرژی به تشریح نیروهای طراحی لرزه یی پرداخته ایم. برش پایه ی نهایی طراحی با استفاده از انرژی ورودی زلزله از طیف سرعت و سازوکار تسلیم فرضی و تغییرمکان جانبی هدف فرضی و زاویه ی چرخش غیرارتجاعی تیر پیوند فرضی به دست آورده می شود. در این روش کنترل تغییر مکان جانبی سازه پس از طراحی آن براساس مقاومت ضرورتی ندارد. این روش تشکیل سازوکار فرض شده را در حالت نهایی برای سازه تضمین می کند. به منظور مقایسه ی پاسخ لرزه یی سازه ی طراحی شده به روش انرژی و استاتیکی معادل، یک قاب 10 طبقه به دو روش فوق طراحی شده و نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی آن ها با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که طراحی به روش انرژی باعث افزایش جذب و استهلاک انرژی زلزله و نهایتا شکل پذیری بیشتر سازه می شود
کلید واژگان: روش انرژی، طراحی لرزه یی، پاسخ لرزه یی، سازوکار تسلیم، مفاصل خمیری، مهاربندی واگرای خمشیThe use of energy, as means to derive seismic design forces, to design eccentrically braced frames with a moment link, is presented in this paper. The ultimate design forces are derived from input energy for a selected design pseudovelocity spectrum, a selected plastic yield mechanism, a selected target deformation level, and a selected plastic angle of link beam. This method eliminates the need for a drift check after the structure is designed for strength. This method can lead to a desirable yield mechanism for structures in an ultimate state. For comparison between the seismic response of structures designed with an equivalent static method and an energy-based method, a 10 story frame is designed considering the above two methods, from which, the results from nonlinear analyses of the frames, are compared. The results indicate that a design by an energy-based method can lead to more dissipation of input energy and more ductility of structures.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.