فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال هجدهم شماره 1 (بهار 1400)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال هجدهم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی چیگویی، محمدعلی رهگذر*، محسن ایزدی نیا صفحات 1-14

    در این مقاله جهت بهبود رفتار لرزه ای مهاربند های کمانش ناپذیر تک هسته ای، مهاربند های کمانش ناپذیر سه هسته ای پیشنهاد گردید که در آن از سه هسته با تنش تسلیم متفاوت به صورت موازی استفاده شده است. مهاربندهای کمانش ناپذیر به دو صورت تک هسته ای و سه هسته ای با ظرفیت کششی و فشاری یکسان ساخته شد و تحت پروتکل بارگذاری ATC-24 به صورت یک عضو محوری در آزمایشگاه تحت نیروی کشش و فشار قرار گرفتند. سپس مهاربندهای کمانش ناپذیر تک و سه هسته ای در یک قاب خمشی فولادی به صورت قطری قرار گرفته و با استفاده از تحلیل پوش آور تطبیقی غیرخطی عملکرد لرزه ای و ضریب رفتار آن ها بدست آمده است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، سطح زیر منحنی حلقه ی هیسترزیس مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای نسبت به مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای به میزان 3/16% از مساحت بیشتری برخوردار است، همچنین ضریب میرای در تغییر طول نسبی 5/2% برای مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای با اختلاف 8./8 % نسبت به مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای بیشتر می باشد. میانگین ضریب رفتار حاصل از آنالیز پوش آور تطبیقی برای قاب خمشی فولادی مجهز به مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای 11/8 و برای قاب خمشی فولادی مجهز به مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای 14/9 بدست آمده است. در نتیجه مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای از ظرفیت جذب و استهلاک انرژی بالاتر و عملکرد لرزه ای بهتری نسبت به مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای برخوردار است و همچنین شکل پذیری قاب خمشی فولادی مجهز به مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای از قاب فولادی مجهز به مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای بالاتر است که نشان از رفتار بهتر مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای در برابر زلزله و امر بهسازی سازه ها دارد.

    کلیدواژگان: کمانش، مهاربند کمانش ناپذیر تک هسته ای، مهاربند کمانش ناپذیر سه هسته ای، چرخه هیسترزیس، آنالیز غیرخطی پوش آور تطبیقی
  • فرهاد جیره، ضیاءالدین زمان زاده*، مجید عیسی زاده فر صفحات 15-26
    امروزه سیستم دیوار برشی فولادی به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی مورد توجه محققین قرارگرفته است دیوارهای برشی مورد استفاده تاکنون اکثرا ساده و مسطح بوده و در برخی موارد از الگوی موجدار منظم استفاده شده است. تاکنون تحقیقات گسترده ای درزمینه دیوارهای برشی موجدار با الگوی نامنظم انجام نشده است.در این تحقیق بررسی این نوع دیوارها و همچنین مقایسه عملکردشان با دیوارهای مسطح و موجدار با الگوی منظم مورد نظر است. مطالعات جامعی برای ارایه الگویی نامنظم و مقاوم تر انجام نگرفته که بتواند خصوصیات لرزه ای الگوهای منظم را بهبود ببخشد. هدف ارایه مدل جدید دیوار برشی فولادی با الگوی موج نامنظم است که بتواند نسبت به دیوارهای با موج منظم مقاومت کمانشی بیشتری نشان دهد و همچنین در کنترل جانبی سازه عملکرد مطلوب تر با شکل پذیری و اتلاف انرژی مناسب تری داشته باشد. به این منظور، نتایج مدل سازی نرم افزار اجزای محدود ABAQUS با یک نمونه آزمایشگاهی معتبر مقایسه گردید تا صحت آن بررسی شود. همگرایی خوبی میان نتایج ملاحظه شد که بیان گر درستی مدل سازی است. تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی در نرم افزار روی مدل ها انجام شد. آنالیز مدل ها نشان می دهد که موج های نامنظم نیز می توانند رفتار خوبی از خود نشان دهند. به طورکلی در مورد جابجایی نمی توان اظهارنظر مشخصی نمود ولی در مورد برش پایه ای، اطمینان وجود دارد که نامنظمی تا حدودی برش پایه را کاهش می دهد ولی بازهم نمی توان الگوی مناسبی برای نامنظمی انتخاب نمود.
    کلیدواژگان: دیوار برشی فولادی، تحلیل غیر خطی، بارهای دینامیکی، نرم افزار ABAQUS
  • یوسف عباسی پروین، طالب مرادی شقاقی*، مسعود پوربابا، سعید میررضایی، یوسف زندی صفحات 27-38
    در این تحقیق یک مطالعه آزمایشگاهی بر روی رفتار تیرهای بتنی تک آرمه (RC)، بدون خاموت انجام گرفته است. بدین منظور چهار تیر بتنی به صورت تک آرمه  با ابعاد 250 در300 میلی متر و به طول1650میلی متر و در چهار درصد هندسی، 36/0، 64/0 ، 05/1 و 45/1 از میلگردهای معمولی (میلگرد S400) و بتن با مقاومت فشاری حدود 35 مگاپاسکال طراحی گردیده و طی آزمون خمش چهار نقطه ای مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج آزمون نشان داد که افزایش درصد هندسی میلگردهای کششی در افزایش ظرفیت برشی تیرها کارآمد هستند. در ادامه مقاومت برشی و خمشی بدست آمده از آزمون با مقاومت برشی و خمشی نهایی پیش بینی شده از آیین نامه هایAS360، ACI، JSCE، EN، ,CSA NZS و ایران و رابطه پیشنهاد شده توسط الطعان و الفیل مقایسه شد. بررسی ها حاکی از دقت بالای رابطه الطعان-الفیل با متوسط 26/1 برابر کمتر از نتایج عملی، و اختلاف زیاد مقادیر پیشنهاد شده توسط روابط آین نامه بتن ایران و آیین نامه کشور ژاپن (JSCE) به ترتیب با متوسط 29/2 برابر و 35/2 برابر کمتر از مقاومت برشی حاصل ازنتایج آزمون، در مقایسه با سایر آیین نامه های مطرحه در این تحقیق می باشد به عبارت دیگر حاشیه اطمینان بیشتری را در نظر می گیرند.
    کلیدواژگان: تیر بتنی تک آرمه. بدون آرماتور عرضی. آزماش چهار نقطه ای. رفتار خمشی، برشی. رفتار آزمایشگاهی
  • محسن یوسفی، یحیی نصیرا*، علی قمری صفحات 39-52
    استفاده از میراگرها باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه ها در برابر بارهای لرزه ای می شود، از جمله موثرترین مستهلک کننده های انرژی، میراگرهای فلزی جاریشونده میباشند.در این پژوهش نوع جدیدی از میراگرهای ADAS با قرار گیری در محل المان قطری معرفی شده است تا از کمانش بادبند جلوگیری و استهلاک انرژی توسط میراگر انجام شود.. برای بررسی عملکرد چرخه ای میراگر ADAS پیشنهادی، 15 نمونه عددی توسط نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است. مطالعه رفتار چرخه ای بر روی قاب فولادی یک دهانه و یک طبقه انجام و حساسیت رفتار چرخه ای بر اساس پارامترهای ضخامت، طول و نسبت بعد به ضخامت بادبند مورد مطالعه قرار گرفته است. ضخامت های مورد بررسی میراگر 12، 21 و 30 میلیمتر، طول مورد بررسی میراگر 400، 500 و 600 میلیمتر، هندسه مورد بررسی میراگر مستطیل و ضخامت بادبند 12، 21 و 30 میلیمتر در نظر گرفته شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که این نوع میراگر رفتار خوبی در استهلاک انرژی قاب دارد و مجموع سختی صفحات فولادی تشکیل دهنده میراگرهای ADAS، حتما باید از سختی بادبند کمتر باشد تا عملکرد قابل قبولی از خود نشان دهند. اگر سختی میراگر از سختی بادبند بیشتر شود سبب کمانش بادبند و تشکیل مفصل پلاستیک در بادبند میگردد. مقادیر ضخامت و طول میراگر در حالتی که سختی کمتری را نسبت به سختی بادبند تشکیل می دهند، سبب تمرکز مفصل پلاستیک در میراگرو عملکرد بهینه می شوند.
    کلیدواژگان: میراگر فلزی-تسلیمی، استهلاک انرژی، میراگر برشی، کنترل سازه، مهاربند قطری
  • نکیسا آذری، فرشید فتحی* صفحات 53-64
    میراگرهای سیال تنظیمی (TLD)، که امروزه بصورت گسترده ای مورد استقبال و استفاده قرار گرفته اند، با داشتن ساختاری ساده، عدم نیاز به منبع انرژی خارجی و هزینه های ناچیز ساخت و اجرا توانسته اند بطور موثری برای کاهش پاسخ های سازه ها در برابر نیروهای زلزله مورد استفاده واقع شوند. با تنظیم ارتفاع آب درون مخزن میراگر سیال تنظیمی بگونه ای که فرکانس ارتعاش سیال با فرکانس اصلی سازه یکسان شود می توان بالاترین راندمان را از این سیستم کنترلی انفعالی (غیرفعال) در کاهش پاسخ سازه ها بدست آورد. تلاش های زیادی انجام شده است که این نوع میراگر درهنگام شرایط عادی نیز بتواند کاربرد داشته و بعنوان منبع ذخیره ی آب ساختمان مورد استفاده واقع شود. اما در چنین شرایطی به دلیل متغیر بودن سطح آب مصرفی درون مخزن میراگر، دیگر لزوما راندمان آن درصورت وقوع زلزله بالا نخواهد بود. لذا هدف از ارایه این مقاله ارایه جزییات کامل تری از یک مدل بهبود یافته ی پیشنهادی بجای TLDهای متداول است که بتواند در ارتفاع های مختلف آب درون مخزن نیز دارای بهترین راندمان در کاهش پاسخ های سازه ای داشته باشد و قبلا برای نخستین بار توسط مولفین پیشنهاد شده است. بدین منظور با اعمال هفت گروه رکورد زلزله به مدل تحلیلی مورد مطالعه، راندمان این دو سیستم کنترلی با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج  تحلیل های تاریخچه ی زمانی غیرخطی انجام شده بیانگر آن است که پاسخ های حداکثر ساختمان در سیستم کنترلی پیشنهادی در مقایسه با سیستم TLD متداول، برای ارتفاع های مختلف آب مخزن، کاهش قابل توجهی داشته و موثرتر بوده است.
    کلیدواژگان: میراگر سیال تنظیمی، میراگر سیال تطبیقپذیر، کنترل انفعالی (غیرفعال)، کاهش پاسخ‏های سازه‏ها، تحلیل های تاریخچه ی زمانی غیرخطی
  • سید مجید علوی نیا، لیلا حسین زاده*، علی قمری، عباس اکبرپور صفحات 65-75

    کشور ایران یکی از مناطق لرزه خیز دنیا می‌باشد. نیاز به مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌های موجود ضروری است. یکی از روش‌های مناسب در مقاوم‌سازی لرزه‌ای ساختمان‌ها استفاده از میراگرهاست. میراگرها اغلب به منظور افزایش میرایی و مستهلک نمودن انرژی زلزله مورد استفاده قرار می‌گیرند. تحقیقات متعدد نشان می‌دهد که میراگرها می‌توانند تغییرمکان‌های ناشی از زلزله را کاهش دهند بدین صورت عملکرد بیشتر اعضای باربر سازه، در محدوده ارتجاعی باقی می‌ماند. در این تحقیق تاثیر استفاده از میراگر شکاف‌دار فولادی در سازه‌های بتنی مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور 4 مدل از میراگر شکاف‌دار فولادی به صورت 3 شکاف تکی و دوبل، 5 شکاف تکی و دوبل در سه ضخامت 6 ، 8 و 10 میلی‌متر طراحی شده و در قاب بتنی با مهاربند تک قطری در محل اتصال مهاربند به تیر ستون قرار گرفت. اثرات افزایش تعداد شکاف‌ها از 3 به 5، از تکی به دوبل و نیز اثر افزایش ضخامت مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت میراگر، سطح زیر نمودار نیرو - تغییرمکان، سختی و مقاومت در قاب افزایش می‌یابد. همچنین قاب‌هایی که از میراگرهای با 3 شکاف دوبل بهره می‌برند نسبت به قاب‌هایی که میراگر آن 5 شکاف دارد عملکرد مطلوب‌تری را دارند. به طوری‌که قاب دارای میراگر با 5 شکاف تکی در ضخامت 10 میلی‌متر نسبت به مدل دوبل 9/4% کاهش سختی داشته و نسبت به مدل دوبل 3تایی تکی و دوبل به ترتیب 9/2% و 3/7 % کاهش سختی داشته است.

    کلیدواژگان: مهاربند قطری، میراگر شکاف دار فولادی، جذب انرژی، سختی مقاومت
|
  • Ali Chigoi, MohhamadAli Rahgozar *, Mohsen Izadinia Pages 1-14

    In this paper, in order to improve the seismic behavior of BRBs, buckling-restrained braces with three parallel cores with different yield stress have been suggested and introduced. The buckling restrained braces were made in one and three steel core with the same tensile and compressive capacity. These braces were subjected to cyclic tensile and compressive loads in the laboratory under the ATC-24 loading protocol. Hysteresis cyclic performances of each brace were obtained and examined. Then, the one and three core buckling braces were placed diagonally in a steel moment frame and their seismic performance and response modification factors were obtained using adaptive pushover analysis. The results indicated that the three core brace has 16.3% and 8.8% higher energy absorption and damping capacity. In addition, the damping in the three-core brace in drift 2.5% is 8.8% higher than the one core brace. Mean value of response modification factors for steel moment frame with one-core brace is 8.11 and steel moment frame with three-core brace is 9.14. In conclusion, the three-core brace has higher energy absorption and damping capacity and the ductility of the steel moment frame with the three core brace is higher than that of the frame with the one core brace, which presented the three-core brace has more acceptable seismic performance and is highly recommended for rehabilitation

    Keywords: Buckling, single core brace, three core brace, hysteresis cycle, adaptive pushover analysis
  • Farhad Jireh, Ziaaddin Zamanzadeh *, Majid Isazadehfar Pages 15-26
    Steel shear walls have been utilized as lateral load-bearing systems in structures since 1970. The basic idea of ​​this system is to use the diagonal tensile field in which a steel sheet is created after buckling. A comprehensive research on irregularly patterned corrugated shear walls has not been performed so far. In this research, the study of this type of walls and also comparing their performance with flat and corrugated walls with a regular pattern is desired. The comprehensive studies have not been conducted to provide a more irregular and resistant pattern that can improve the seismic properties of regular patterns. This research aimed to present a new model of steel shear wall with irregular wave pattern that can present more buckling resistance than walls with regular wave and also has better performance in lateral control of the structure with ductility and better energy dissipation. For this purpose, the modeling results of finite element software using ABAQUS were compared with a valid laboratory results to verify its accuracy. There was an adequate convergence between the results, which indicates the correctness of the modeling. Then the models were created and dynamic analysis of time history in this software was performed on the models. Analysis of the models indicated that irregular waves can also behave well. In general, it was not possible to comment on the displacement, but there was a certainty about the base cut that the irregularity reduced the base cut to some extent, but still it was not possible to choose a suitable pattern for the irregularity.
    Keywords: Steel Shear Wall, nonlinear analysis, Dynamic loads, Abaqus Software
  • Yousof Abbasi Parvin, Taleb Moradi Shaghaghi *, Masoud Pourbaba, Saeed Mirrezaei, Yousof Zandi Pages 27-38
    In this research, a laboratory study was performed on the shear and flexural behavior of single-reinforced concrete (RC) beams without stirrups. For this purpose, four single-reinforced concrete beams with the dimensions of 250 by 300 mm and 1650 mm length and in four longitudinal reinforcement steel bars’ percentages of 0.36, 0.64, 1.05 and 1.45 of conventional rebars (S400) and concrete with compressive strength in the range of 35 Mpa were designed and all specimens were tested under four-point bending test. The test results presented that increasing of the reinforcement ratio of tensile rebars was efficient in increasing of the shear capacity of beams. Then, the shear and flexural strength obtained from the test were compared with the final shear and flexural strength predicted using AS3600, ACI, JSCE, EN, CSA, NZA , Iran codes and the proposed relationship by Al-Taan, and Al-Feel. The studies indicated the accuracy of the relationships proposed by Al-Taan and Al-Feel with an average of 1.26 times less than the experimental results, and the large difference between the values proposed by the Iranian Concrete Code and Japan (JSCE) Code with an average of 2.29 and 2.35 times, respectively less than the shear strength obtained from the test results, compared to other regulations in this research. In other words, they take a greater margin of confidence into account
  • Mohsen Yousefi, Yahya Nassira *, Ali Ghamari Pages 39-52
    The use of dampers improves the seismic behavior of structures against seismic loads. Metallic yielding dampers include the most effective energy dissipating elements. In this research, a new type of ADAS dampers was introduced by placing it in the location of the diagonal element in order to prevent buckling and energy dissipation to be done by damper. In this contribution, 15 numerical samples were simulated by the ABAQUS software. In order to survey the recommended ADAS damper’s cyclic behavior. The cyclic behavior on the steel frames with one span and story was studied and sensitivity of cyclic behavior was studied based on the damper parameters such as thickness, length, geometry and dimension to thickness ratio. Examined damper thicknesses are 12, 21, 30 millimeters, examined damper length are 400, 500, 600 millimeters, the geometry under consideration is a rectangular damper and the thickness of brace was considered 12, 21 and 30 mm. The results of this study represented that this kind of damper had a suitable behavior in the frame energy dissipation and the total stiffness of the steel plates that make up ADAS dampers must be less than the brace stiffness to show acceptable frame performance. If the damper stiffness is more than the brace stiffness, it will cause the brace buckling and plastic joint formation in brace. The amounts of damper thickness and length in the case with less stiffness than the brace ones will result in the plastic joint concentration in damper and optimal performance.
    Keywords: Damper, Metal Yielding, Absorbing Energy, Shear Yielding. Structural Control, Diagonal brace
  • Nakisa Azari, Farshid Fathi * Pages 53-64
    Tuned Liquid Dampers (TLD) are widely utilized today because of their simple structure, no need for external energy sources and low construction and implementation costs. They have also been used effectively to reduce the responses of structures against the earthquake excitation. By adjusting the water level, inside the TLD tank, so that the vibration frequency of the fluid is equal to the main frequency of the structure, the best efficiency is obtained for this passive control system in reducing the response of the structures. Many efforts have been undertaken to make this type of damper usable even under normal conditions, so that to be used as a water storage tank for the buildings. However, in such case, due to the variable level of water consumption in the damper tank, its efficiency will not necessarily be high at the time of an earthquake. Therefore, the purpose of this paper is to introduce an improved model, instead of conventional TLD, that perform the best efficiency in reducing structural responses at the different water levels in the reservoir. For this purpose, by applying seven earthquake records to the studied analytical model, the efficiency of two control systems has been compared with each other. The results of nonlinear time history analyses indicate that the maximum building responses in the proposed control system have been effectively reduced, for the different reservoir water levels, compared to the conventional TLD system.
    Keywords: Tuned Liquid Damper, Adaptable Tuned Liquid Damper, Passive control, Structural Response, Earthquake, Nonlinear Time History Analyses
  • Seyed Majid Alavinia, Leila Hosseinzadeh *, Ali Ghamari, Abbas Akbarpour Pages 65-75

    Iran is considered as one of the most seismically active regions in the world. Therefore, the need for seismic strengthening of the existing structures is essential. One of the suitable methods in seismic reinforcement of buildings is the use of dampers. Dampers are components, which are mostly utilized to increase damping and deplete seismic energy. Numerous studies have indicated that dampers can reduce seismic displacement. In this way, the performance of most of the load-bearing members of the structure remains in the elastic range. In this research, the effect of using slit steel dampers (SSD) on concrete structures was evaluated. Therefore, four models of SSD were selected as following: 3 single slit, 3 double slit, 5 single slit and 5 double slit in three thickness of 6, 8 and 10 mm, which were placed in a concrete frame with a single diagonal brace at the connection of the brace to the column beam. The effects of increasing the number of slits from 3 to 5, from single to double and increasing the thickness were studied. The results exhibited that by increasing the thickness of dampers, the area of force-displacement diagram, stiffness and strength were increased in frames. The frames, which are consisted of double 3-slit dampers presented better performance than 5-slit dampers. So that, the reduction of rigidity of frame with single 5-slit dampers in a thickness of 10 mm, was 4.9% in comparison with double samples. In addition, it is decreased in stiffness by 2.9% and 7.3% for single and double models, respectively

    Keywords: Diagonal bracing, Steel Slit Damper, energy absorption, Stiffness, Strength