steel buildings
در نشریات گروه عمران-
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 -
Several types of steel-framed structures now require seismic retrofitting as a result of changes in their usage or modifications in seismic codes. During the last two decades, viscous dampers have been widely used for seismic rehabilitation of buildings because of their ease of application and significant reductions in structural response. The main objective of this research is to present a new comprehensive design process for seismic rehabilitation with non-linear viscous dampers and to introduce the concept of Optimal Retrofit Level (ORL) to control steel buildings. In this article, the inter-story drift as an important parameter of structural response is employed to estimate the failure cost and determine the limit state. Three-, nine- and twenty-story benchmark buildings are used to evaluate the proposed methodology. These buildings have considerably different dynamic properties. The earthquake records corresponding to three levels of seismic hazard are also applied for time-history analysis in order to investigate the trustworthiness of results obtained for zones with different seismicity. The numerical results indicate that the suggested method is able to drop lifecycle costs and creat an equilibrium between rehabilitation costs and failure costs after seismic rehabilitation.Keywords: Lifecycle cost, Optimal retrofit level, Seismic Retrofit, Steel Buildings, Viscous dampers
-
از منحنی های شکنندگی برای نمایش احتمال ایجاد خسارت به ساختمان ها در هنگام وقوع زلزله با شدت های مختلف استفاده می شود. هدف اصلی این مطالعه ارایه یک پروسه طراحی جدید برای بررسی اثربخشی استفاده از میراگرهای ویسکوز در بهسازی لرزه ای سازه های فولادی با استفاده از تحلیل شکنندگی لرزه ای می باشد. علاوه بر این برای تعیین میزان اثربخشی بهسازی لرزه ساختمان های فولادی با میراگرهای ویسکوز یک فرمول ساده و کاربردی ارایه می گردد. تغییرمکان نسبی بین طبقات به عنوان یک پارامتر موثر در ارزیابی ایمنی ساختمان ها پس از وقوع زلزله در این مطالعه به عنوان شاخص خرابی مورد استفاده قرار می گیرد. برای مقایسه احتمال شکست ساختمان های با و بدون میراگر، از سه ساختمان شاخص سه، نه و بیست طبقه استفاده می شود. همچنین در تحلیل دینامیکی غیر خطی از رکوردهای زلزله که متناظر با سه سطح خطر زلزله می باشند استفاده می گردد. مقایسه منحنی های شکنندگی ساختمان فولادی کنترل شده با ساختمان های بدون میراگر نشان دهنده کاهش چشمگیر در احتمال شکست سازه پس از بهسازی با میراگرهای ویسکوز می باشد. نتایج تحلیل های عددی نشان داد میزان اثر بخشی بهسازی در ساختمان های شاخص 3، 9 و 20 طبقه به ترتیب 45، 48 و 41 درصد می باشد و اگرچه بهسازی لرزه ای در تمامی ساختمان های شاخص منجر به بهبود عملکرد لرزه ای شده است، اما میزان کاهش در پاسخ سازه میان مرتبه بیشتر از سایر ساختمان ها می باشد.
کلید واژگان: میراگرهای ویسکوز، ساختمانهای فولادی، منحنی های شکنندگی، بهسازی لررزه ای، جابجایی نسبی بین طبقاتThe fragility curves are used to indicate the probability of damage to buildings during the earthquakes with different intensities. The main objective of this study is to present a new design procedure for exploring the effectiveness of using viscous dampers in the seismic rehabilitation of steel structures using the seismic fragility analysis. In addition, a straightforward formula is presented to determine the effectiveness of seismic rehabilitation of steel structures with viscous dampers. The inter-story drift as one of the effective parameters for assessing the safety of buildings after an earthquake is used in this study as a damage index. To compare the damage probability of buildings with and without damper, three 3, 9 and 20-story benchmark buildings are used. Furthermore, the earthquake records corresponding to three levels of seismic hazard are used for the nonlinear dynamic analysis. Comparison of the fragility curves between the steel structures controlled and the buildings without the damper shows a significant decrease in the damage probability after the rehabilitation with the viscous dampers. The results of numerical analysis showed that although seismic rehabilitation in all benchmark buildings led to the improved seismic performance, the decrease in the response of the 9-story structure is higher compared to the other buildings.
Keywords: Viscous dampers, steel buildings, fragility curves, seismic rehabilitation, inter-story drift ratio -
اولین و مهم ترین گام در تهیه طرح بهسازی لرزه ای برای ساختمان های موجود، تحلیل آسیب پذیری از طریق انجام مطالعات بهسازی و تهیه گزارش های کیفی و کمی می باشد. از طرفی اغلب ساختمان های موجود در شهر تهران به خاطر وجود دلایلی از قبیل لرزه خیزی بالای منطقه، به روزرسانی آیین نامه های ساختمانی و لرزه ای، فراوانی ساختمان های قدیمی و غیره نیاز مبرمی به انجام مطالعات بهسازی دارند. در این مطالعات، شناسایی وضعیت ساختمان هایی که در اولویت اول بهسازی لرزه ای هستند، به ویژه برای ساختمان های با اهمیت زیاد دارای کاربری عمومی مانند مدارس، اهمیت بسیار زیادی دارد. در این مقاله، یک فرایند اولویت بندی خطرپذیری لرزه ای ساختمان های فولادی با استفاده از ساختار سلسله مراتبی ارزیابی و به کمک روش استنتاج فازی پیشنهاد شده است. همچنین این روش برای ساختمان های فولادی مدارس شهر تهران به عنوان مطالعه موردی استفاده گردیده است. روند انجام فرایند اولویت بندی به این ترتیب است که اطلاعات مورد نیاز ساختمان ها طبق ساختار سلسله مراتبی طراحی شده، جمع آوری و دسته بندی شده اند؛ سپس بعد از کمی سازی اطلاعات کیفی و فازی سازی آن ها، داده ها طبق سیستم استنتاج فازی، مدل سازی، ارزیابی و سپس فازی زدایی گردیده اند؛ فرایند مذکور برای تمامی مراحل ساختار سلسله مراتبی انجام شده تا پارامتر خطرپذیری لرزه ای بدست آید. این پارامتر پس از کیفی سازی، وضعیت ریسک ساختمان ها و نیازمندی بهسازی یا بازسازی آن ها را نشان می دهد. نتایج حاصل از این تحقیق، ساختمان های فولادی مدارسی که خطرپذیری لرزه ای بالایی دارند و نیازمند انجام مطالعات بهسازی هستند را به تفکیک مناطق شهری، مشخص کرده و نقش هر یک از پارامترهای تاثیرگذار بر خطرپذیری لرزه ای ساختمان ها را نشان داده است.
کلید واژگان: اولویت بندی خطرپذیری لرزه ای، روش استنتاج فازی، ساختار سلسله مراتبی، ساختمان های فولادی، مدارس شهر تهرانThe first and the most important step in preparation of seismic retrofit plan for existing buildings is the analysis of their vulnerability by conducting retrofit studies. However, most of the existing buildings in Tehran are in urgent need of retrofit studies due to reasons such as high seismicity, upgration of building and seismic codes, the abundance of old buildings and so on. In these studies, it is very important to identify the seismic status of the buildings which are in the first priority of seismic retrofit, especially the ones with public use like schools. A seismic risk prioritization technique for steel buildings is proposed in this paper, using a risk assessment hierarchical structure and fuzzy inference system. Afterward, this technique is applied in a case study, validating the results obtained for the steel buildings of the schools in Tehran. At the first of the prioritization process, the required information of the buildings is classified according to the designed hierarchical structure; Then, after quantification of the qualitative data and the fuzzification, the data are modeled, evaluated and defuzzificated based on the fuzzy inference system; This process is performed for all stages of the hierarchical structure to obtain the seismic risk parameter. After the qualification, this parameter indicates the risk of buildings and their requirement for retrofit or rehabilitation. The results that are distinguished by urban districts, determined the high-risk steel school buildings requiring retrofit studies and have shown the role of each effective parameters on the seismic risk of the buildings.
Keywords: Seismic risk prioritization, Fuzzy inference system, Hierarchical structure, Steel buildings, Schools of Tehran -
This paper evaluates comprehensively seismic inelastic demand of eccentrically braced frames (EBFs) with vertical members. In this configuration, two zipper-struts are added to connect each end-point of the shear links in all stories. To investigate the efficiency of this system versus conventional EBFs, pushover and incremental dynamic analyses were performed. Results show that in this system, the fully-plastic hinges are almost simultaneously developed in all stories while damage in a conventional EBF concentrates only in a few floors. Moreover, the ductility and energy absorption capacity of this configuration are noticeably higher than those of the conventional EBFs.Keywords: Eccentrically braced frames, zipper, struts, steel buildings, seismic performance, ductility, energy absorption capacity
-
Results of damage prediction in buildings can be used as a useful tool for managing and decreasing seismic risk of earthquakes. In this study, damage spectrum and C4.5 decision tree algorithm were utilized for damage prediction in steel buildings during earthquakes. In order to prepare the damage spectrum, steel buildings were modeled as a single-degree-of-freedom (SDOF) system and time-history nonlinear analysis was carried out to develop a set of SDOF structures. Then, damage index was used to prepare the damage spectrum. Data parameters required for training and evaluating the C4.5 decision tree algorithm were obtained from the results of damage spectra for steel structures and using Krawinkler damage index Also, two decision trees were trained based on quantitative indices. The first decision tree determined whether damage occurred in buildings or not and the second predicted severity of damage as repairable, beyond repair, or collapse. decision tree classification algorithm was used to predict damage to steel structures.Keywords: Damage prediction, Damage index, Steel buildings, Decision tree algorithm
-
Seismic demands of steel buildings with perimeter and spatial moment resisting framesThe linear and nonlinear responses of steel buildings with perimeter moment resisting frames (PMRFs) are estimated and compared to those of equivalent buildings with spatial moment resisting frames (SMRFs). The equivalent models with SMRFs are designed by using an approximated procedure in such a way that, not only their fundamental period, total mass and lateral stiffness are fairly the same as those of the corresponding buildings with PMRFs, but also other characteristics to make the two structural "as equivalent" as possible. The numerical study indicates that the interstory shears of the PMRFs building may be significantly larger than those of the SMRFs building. The main reasons for this are that the buildings with PMRFs are stiffer and that the dynamics properties of the two types of structural systems are different. The interstory displacements are similar for both structural systems in many cases. For some other cases, however, they are larger for the model with SMRFs, depending upon the closeness between the earthquake corner periods and the periods of the buildings. The global ductility and story ductility demands are larger for the buildings with PMRFs, implying that, since larger ductility demands are imposed, the detailing of the connections will have to be more stringent than for the buildings with SMRFs. It can be concluded, that the seismic performance of the steel buildings with SMRFs may be superior to that of steel buildings with PMRFs. The findings of this paper are for the particular models used in the study. Much more research is needed to reach more general conclusions.Keywords: Steel buildings, Spatial, perimeter moment resisting frames, Inelastic behavior, Seismic loading
-
استفاده از ستونهای با مقطع قوطی در ساختمانهای اسکلت فولادی با اتصالات صلب بسیار رایج می باشد. در این ساختمانها، لنگر خمشی ایجاد شده در اتصال صلب، باعث ایجاد تغییر شکل های قابل توجهی در جداره ستون می گردد. این تغییر شکل ها علاوه بر اینکه باعث کاهش صلبیت اتصال می گردند، در بسیاری از موارد نیز کنترل کننده طرح ستونها می باشند و لازم است برآورد نسبتا دقیقی از مقادیر آنها وجود داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از روش عناصر محدود و با بکارگیری نرم افزار Ansys مدل های مختلفی از قابهای خمشی با اتصال صلب تیر به ستون قوطی مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر پارامترهائی نظیر: ضخامت جداره ستون، ابعاد مقطع تیر و ستون، اثر سخت کننده های داخلی و غیره بر روی میزان تغییر شکل جداره ستون بررسی شده است. در نهایت نمودارها و روابط ریاضی مناسب جهت محاسبه تغییر شکل جداره ستون قوطی و بکارگیری آن در طراحی سازه ارائه گردیده است و راه کارهای عملی و اجرائی جهت کاهش این تغییر شکلها پیشنهاد گردیده است.
کلید واژگان: ستون قوطی، اتصال صلب، ساختمانهای فولادی، قابهای خمشیThe use of columns with box sections in the structure of steel buildings with rigid connections is very popular. In these buildings، the bending moment in the rigid connections causes big deformations in the column face. These deformations not only reduce the rigidity of connections but also in the most cases control the design of columns. Then it is necessary to evaluate the values of these deformations accurately. In this research by using the finite element method and Ansys software، the different models of moment frames with rigid connection of beam to box column are studied and the effects of parameters such as: thickness of column face، dimensions of beam and column section، existence of internal stiffeners etc. on the value of column face deformation are investigated. Finally، appropriate graphs and formula are presented to calculate the box column face deformation and for using in structural design. Also applicable and administrative methods for reduction of theses deformations are proposed.Keywords: Box Column, Rigid Connection, Steel Buildings, Moment Frames
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.