فهرست مطالب

سازه و فولاد - سال شانزدهم شماره 33 (پاییز 1400)
  • سال شانزدهم شماره 33 (پاییز 1400)
  • تاریخ انتشار: 1401/01/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ارزیابی عملکرد لرزه ای ساختمان های بلندمرتبه بتن آرمه دارای پس نشستگی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه
    امین پاشایی، اشکان خدابنده لو* صفحه 1

    در این پژوهش یک قاب بتن آرمه سه بعدی 25 طبقه با سیستم سازه ای قاب خمشی ویژه در دو امتداد X, Y در پهنه با خطر نسبی زیاد (A=0.3g) با دو مدل با ارتفاع طبقات (4.2-3.2) متر که از طبقات (12-1) منظم و (25-13) دارای پس نشستگی بر روی خاک (I,II,III) بدون و با اندرکنش خاک-سازه در نظر گرفته می شود. هدف از پژوهش حاضر تعیین حداکثر تغییرمکان جانبی افقی (مطلق و نسبی) طبقات، برش پایه و لنگر واژگونی قاب ها است. جهت مدل سازی خاک زیر فوندانسیون از مدل مخروط میک وولف، تعیین ضریب سختی دینامیکی فنر و ضریب میرایی با استفاده از مدل گسسته براساس مدل مخروطی پی مدفون در نیم فضای همگن و برای تحلیل اندرکنش خاک-سازه از روش زیرسازه، جهت تحلیل بار لرزه ای از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی به روش انتگرال گیری مستقیم تحت هفت شتابنگاشت استفاده و مدل سازی هندسی کلیه قاب ها در نرم افزار SAP2000-V18 انجام شده است. نتایج حاکی از آن است، با تغییر نوع تیپ خاک (II به I، III به I، III به II) بدون و با اندرکنش خاک-سازه روند تغییرات حداکثر تغییرمکان جانبی (مطلق، نسبی) در دو مدل (2 و 1) از طبقات (25-1) در امتداد (X, Y) افزایشی و حداکثر درصد افزایش تغییرمکان جانبی (مطلق-نسبی)، از طبقات (25-13) نسبت به طبقات (12-1) به ترتیب تغییرمکان جانبی (کاهش- افزایش) یافته و درخاک (II به I) بدون و با اندرکنش از طبقات (25-1) به علت ثابت ماندن دوره تناوب خاک (I, II) تغییری نمی کند. همچنین حداکثر برش پایه مدل 2 به 1 خاک های (I,II,III) بدون و با اندرکنش در امتداد (X,Y) کاهش و حداکثر لنگر واژگونی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: تغییرمکان، مدل گسسته، زیرسازه، تاریخچه زمانی، غیرخطی
  • نمود اثر مودهای بالاتر در عملکرد لرزه ای اسکلت های قاب صلب میان مرتبه با رویکرد تحلیلی پوش اور مودال
    ریحانه ربیعی، افشین مشکوه الدینی*، پیمان همامی صفحه 3

    در این پژوهش ویژگی های رفتار غیرخطی دو سازه میان مرتبه با اسکلت قاب صلب دسته شده1 و قاب صلب ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته و عملکرد لرزه ای آنها با تاکید بر اثر مودهای بالاتر مقایسه شده است. برای دستیابی به این هدف، مجموعه ای از رکوردهای حوزه نزدیک با در نظر گرفتن خصوصیات آنها برای انجام تحلیل های غیرخطی تاریخچه زمانی2، به منظور بررسی پاسخ لرزه ای انتخاب شدند. پارامترهای عملکرد لرزه ای هر یک از سازه های مطالعاتی، مانند بیشینه تغییرمکان جانبی، شتاب مطلق و تاریخچه زمانی دریفت طبقات با دقت ارزیابی شده اند. بر اساس نتایج این تحقیق ملاحظه گردید که ساختار تغییرات پارامترهای پاسخ لرزه ای، بستگی مستقیم به حضور اسپایک های پرانرژی شتاب و ماهیت موج گونه رکورد زلزله دارد. همچنین دانسته شد که نمود متفاوت پالس های سرعت می تواند تاثیر ویژه ای در نیاز دریفت سازه داشته باشد. تمرکز دریفت در قسمت های بالایی سازه قاب صلب دسته شده نسبت به سازه قاب صلب ترکیبی، قابل توجه تر است. با توسعه مفاهیم طراحی لرزه ای و ابزارهای محاسباتی، روش تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون یا پوش آور3 بر اساس سادگی، سرعت انجام و سهولت تفسیر نتایج در مقایسه با روش تحلیل دینامیکی غیرخطی، مورد توجه می باشد. در این مقاله کارایی روش تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون مودی یا پوش آور مودی4 بر روی هر دو سازه مطالعاتی فوق بررسی شده است. بررسی ها شامل مطالعه اندازه و دامنه تغییرات پارامترهای اصلی پاسخ لرزه ای سازه های مطالعاتی، حاصل از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی و روش استاتیکی غیرخطی پوش آور مودی می باشد. نتایج این تحقیق مبین آن است که خطای روش MPA که مقادیر آن در تراز طبقات مختلف نیز متفاوت است، با توجه به تعداد مودهای ارتعاشی لحاظ شده، نوع پاسخ مورد نظر و نوع ساختار مقاوم لرزه ای تغییر می کند.

    کلیدواژگان: قاب صلب دسته شده، قاب صلب ترکیبی، رکورد حوزه نزدیک، پاسخ غیرخطی، مودهای بالاتر، تحلیل پوش اور مودی
  • بابک محمدزاده، نادر فنائی*، سعید اصیل قره باغی صفحات 5-13

    هدف از این پژوهش، بررسی و بهبود عملکرد یک سیستم جذب و استهلاک انرژی در قاب های خمشی فولادی، با طول دهانه های کوتاه و تیرهای عمیق است. یکی از چالش های پیش رو برای طراحی سیستم قاب خمشی فولادی، وجود برخی محدودیت های آیین نامه ای مانند شرایط حداقلی طول دهانه و عمق تیر است که طراحان، به منظور تشکیل مفاصل پلاستیک خمشی در دوسر تیر، ملزم به رعایت آن هستند. با تضعیف قسمتی از تیر در میانه آن، ساز و کار اتلاف انرژی، از خمشی به برشی تبدیل شده و عملا این نقیصه برطرف می گردد. از جمله مطالعات صورت گرفته در مورد تضعیف میانه تیرها، ایجاد سوراخ های دایروی شکل در جان تیر می باشد. با تغییر شکل سوراخ ها از دایروی به بیضی شکل و تغییر در آرایش بیضی ها و زوایای محورهای بیضی نسبت به یکدیگر و با حفظ مساحت کسر شده از جان تیر، مطابق مدل های ساخته شده در نرم افزار Abaqus و مقایسه پاسخ آرایش های سوراخ مختلف بیضی شکل با حالت دایروی شکل، شکل پذیری بیشتری گزارش شده است. بدین صورت که در مدل هایی که از ترکیب سوراخ های بیضوی قایم و افقی در آنها استفاده شده است، اتلاف انرژی بیشتری نسبت به سایر حالات بیضی شکل  مشاهده شده  و 16 درصد اتلاف انرژی بیشتری نسبت به حالت دایروی محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، فیوز برشی، سوراخ دایروی، سوراخ بیضوی، اتلاف انرژی
  • محتشم خان احمدی، حمید محمدی گرفمی، مجید قلهکی*، بهزاد دژکام، محمد اقبال میری صفحات 15-27

    وقوع خرابی در سازه ها امری اجتناب ناپذیر است و این موضوع که تجمع و گسترش خرابی های موضعی می تواند منشا خرابی های کلی باشد، اهمیت و ضرورت پایش سلامتی سازه را نشان می دهد. آنالیز موجک پاسخ های سازه یکی از روش های تشخیصی آسیب با عملکرد شناسایی مطلوب در حوزه زمان- فرکانس است که با استفاده از آن اطلاعات بیشتری از پاسخ آنالیز شده سازه در دو حوزه زمان و فرکانس حاصل می گردد. با توجه به اینکه تیرها و ستون ها از مهم ترین المان های سازه ای هستند و انتظار می رود آخرین اعضای آسیب دیده سازه ها از تیرها یا ستون ها باشد؛ بنابراین، شناسایی آسیب در آن ها بیش از سایر المان های سازه ای اهمیت می یابد. در این نوشتار با به کارگیری داده های آنالیز مودال مدل اجزا محدود تیر فولادی و پیشنهاد روش تحلیلی آنالیز موجک به ردیابی موقعیت های مختلف آسیب در طول تیر با لحاظ نمودن آسیب به صورت کاهش مدول الاستیسیته فولاد پرداخته شد. تغییر کاهشی مقادیر فرکانسی در تمامی مودها به دلیل وجود آسیب رخ داده است. به منظور ردیابی آسیب، سیگنال شکل مود به دو صورت شکل مود حالت آسیب و تفاضل شکل مود حالت های سالم و آسیب به عنوان سیگنال ورودی تبدیل موجک تعریف گردید. سیگنال های خروجی حاصل از جزییات آنالیز موجک سیگنال ورودی، پرش نسبی حداکثری و حداقلی را در موقعیت های مختلف آسیب نشان دادند، به نحوی که مراکز آسیب با خطای صفر شناسایی گردید. همچنین، نتایج نشان داد که با افزایش شدت آسیب یک موقعیت آسیب، تنها نامنظمی ضرایب موجک آن موقعیت آسیب افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه، آنالیز مودال، آنالیز موجک، ردیابی آسیب
  • محمد یکرنگ نیا*، میلاد عابدی قر صفحات 29-36

    با توجه به افزایش هزینه های ساخت سازه های جایگزین، ‏انتظار می رود که ایجاد تکنیک های جدید جهت تسریع در بازگرداندن سازه های آسیب دیده از زلزله، به ‏سرویس دهی و اسکان ساکنین، منجر به کاهش قابل توجه هزینه ها شود. در این میان یکی از روش هایی که ‏می تواند مورد استفاده قرار گیرد، شاقول کردن مجدد سازه می باشد که استفاده آسان، هزینه ‏نسبتا کم و سرعت اجرای مناسبی دارد. در این تحقیق به روش تحلیلی، سه مدل سازه قاب خمشی فولادی با تعداد ‏طبقات متفاوت سه، نه و بیست طبقه، به کمک نرم افزار اجزای محدود آباکوس، مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته است. ‏مدل های مورد مطالعه، تحت چندین رکورد مختلف در شدت های مختلف قرار گرفته اند. هر رکورد، تحت سه حالت مجزا به هر مدل اعمال شده است. در حالت اول تنها یک ‏رکورد زلزله به تنهایی به مدل اعمال گردیده است که مصداق وقوع یک زلزله به تنهایی است. در حالت دوم، ‏تحلیل ها با تاثیرپذیری از تحلیل های قبلی و عدم شاقول شدن بررسی شده است. در حالت سوم، تحلیل ها مشابه حالت ‏دوم تحت توالی های لرزه ای قرار گرفته است با این تفاوت که پس از اعمال هر شدت زلزله و قبل از ‏اعمال شدت بعدی، جابجایی های پس ماند هر طبقه صفر شده است که این اقدام مصداق شاقول کردن ‏سازه می باشد. با بررسی منحنی های به دست آمده استنتاج شد که در بیشتر حالات، سری دوم تحلیل ها یعنی ‏تحلیل هایی با تاثیرپذیری از تحلیل های قبلی و عدم شاقول شدن به علت داشتن تاثیرات باقی مانده قابل ‏توجه هر زلزله بر روی زلزله بعدی، دارای بیشترین گریز بیشینه و گریز پس ماند می باشند.

    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، گریز طبقه پس ماند و بیشینه، عملکرد لرزه ای، شاقولی شده
  • غلامرضا نوری*، لیلا توکلی، سید حسین حسینی لواسانی، مصطفی نصیری صفحات 37-51

    استفاده از جان موج دار به دلیل افزایش سختی خارج از صفحه و مقاومت کمانشی آن در طرح و ساخت تیرهای عمیق (تیر ورق) مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه رفتار و عملکرد اتصال خمشی مقطع کاهش یافته در بال (RBS) با جان موج دار ذوزنقه ای به صورت آزمایشگاهی تحت بارگذاری سیکلی مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای متغیر در مدل های ساخته شده، زاویه موج جان و میزان کاهش یافتگی بال تیر در اتصال خمشی تعریف شده است. دو نمونه آزمایشگاهی با زاویه جان ورق 45 و 30 درجه ساخته شدند. همچنین در نمونه دیگری مشخصات کاهش یافتگی در بال تیر با رعایت ضوابط طراحی تغییر داده شد. از پروتکل بارگذاری سیکلی AISC جهت آزمایش استفاده و حداکثر 40 سیکل تا شکست نهایی اتصال بارگذاری گردید. نتایج نشان از پایداری نمونه ها از نظر کاهش سختی و افت مقاومت و قابل پذیرش بودن آنها مطابق ضوابط آیین نامه ای دارد. کاهش سختی و افت مقاومت قابل توجهی در منحنی های هیسترزیس تا مرحله گسیختگی اتصال ها مشاهده نگردید. براساس نتایج آزمایش ها، با کاهش زاویه موج جان، ظرفیت خمشی اتصال حدود 10 درصد و میزان جذب انرژی نیز حدود 27% کاهش می یابد.  همچنین با کاهش شعاع انحنا و فاصله ابتدای کاهش یافتگی تا بر ستون حداکثر ظرفیت خمشی اتصال 5 درصد کاهش می یابد. براساس مشاهدات و همچنین منحنی های هیسترزیس نیرو-جابجایی ثبت شده، در هر سه نمونه چشمه اتصال رفتار خطی از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: اتصال خمشی، تیر با جان موج دار، جان ذوزنقه ای، اتصال تیر مقطع کاهش یافته
|
  • Seismic Performance of High-Rise Reinforced Concrete buildings Retrograde with Consideration of Soil and Structure Interaction
    Amin Pashai, Ashkan Khodabandehlou* Page 1

    The need for more high-rise buildings that have complex reactions to earthquakes makes controlling soil-structure interactions particularly important. Also, the architectural and aerodynamic requirements of high-rise buildings that lead to post-deposition necessitate further studies is inevitable on the effects of post-depositional and soil-structure interactions. In this study, a three-dimensional, 25 floors reinforced concrete frame with a particular moment frame structural system along the x,y line in a very dangerous area (a =0.3g) with two models with the height of floors (3.2-4.2) has regular (1-12) and with post-depositional (13-25) floors on the soil (I, II, and III) is assumed without soil-structure interaction. The purpose of the present study was to determine the maximum horizontal lateral displacement (absolute, drift) floors, base shear and invert anchor frames. To model the sub-foundation soil from Themickwolf's cone model, determination of coefficient of dynamic stiffness of spring and damping coefficient using discrete model based cone model in half homogeneous space for the analysis of soil-structure interaction from the subsurface method. For seismic load analysis, the nonlinear time history dynamic analysis method by direct integration method under seven accelerometers was used and geometric modelling was performed on all sap2000-v18 software. The result shows that with change in soil type (II to I, III to I, and III to II) without and with soil-structure interaction, the trend of the maximum lateral displacement (absolute, drift) in two model (1 and 2) of storeys (1-25) along (x, y) increasing, maximum percent increase in lateral displacement (absolute-drift) from the floors (13-25) to the floors (1-12) respectively, lateral displacement (decrease-increase) and soil (II to I) without and with soil-structure interaction from the floors (1–25) due to stay periodic the soil (I, II) does not change. Also, the maximum base shear is reduced of model 2 to 1 the soils (i, ii, iii) without and with interaction along (x, y), and the maximum overturn anchor is increased.

    Keywords: Displacement, Discrete Model, Substructure, Time History, Nonlinear
  • The Effect of higher modes in seismic performance of middle-rise rigid frame skeletons through modal pushover analysis
    Reihane Rabiei, Afshin Meshkat-Dini*, Peyman Homami Page 3

    In this research, a review was conducted on the characteristics of strong ground motions in near-fault zones, as well as the analysis of its effects on seismic behavior of mid-rise structures with two types of earthquake resistant skeletons. The studied structural models are mid-rise 10 story buildings with bundled tube frame and 3d moment frame. Also, the analytical capability of the modal pushover analysis (MPA) method has been studied on the estimation of structural response parameters. The maximum inter-story drift, axial force, roof maximum displacement of the studied structures was determined by conducting nonlinear dynamic time history (NTH) analyses and MPA method under the effects of an ensemble of lateral loads. An analytical comparison was accomplished among the obtained results.

    Keywords: Bundled Tube Frame, 3D Frame, Near-Field Record, Nonlinear Response, Higher Modes, Modal Pushover Analysis
  • Babak Mohammadzade, Nader Fanaie*, Saeed Asil Gharebaghi Pages 5-13

    The purpose of this study is to investigate and improve the performance of energy absorption and dissipation system in the steel moment frames with short span lengths and deep beams. One of the challenges for designing a steel moment frame system is the existence of some code limitations such as minimum span length and beam depth that designers are required to follow in order to form the plastic hinges at both beam ends. By weakening a part of the beam in its middle, the mechanism of energy dissipation is changed from bending to shear, and this defect is practically eliminated. One of the studies on weakening the middle of the beams is to make circular holes in the beam web. By changing the shape of holes from circular to elliptic and changing the arrangement of the elliptic holes and the angles of the elliptical axes relative to each other and by maintaining constant the hole area reduced from the beam web, according to the models built in Abaqus software and comparing the response of different hole arrangements with circular ones, more ductility has been reported. Thus, in the models in which a combination of vertical and horizontal elliptical holes is used, more energy dissipation has been observed compared to other elliptical cases and 16% more energy dissipation has been calculated compared to the circular case.

    Keywords: Steel moment frame, Shear fuse, Circular hole, Elliptic hole, Energy dissipation
  • Mohtasham Khanahmadi, Hamid Mohammady Garfamy, Majid Gholhaki*, Behzad Dejkam, Mohammad Eqbal Miri Pages 15-27

    Damage to structures is inevitable. Besides, the accumulation and spread of local damage can be a source of global damage; hence, the significance and necessity of monitoring the health of the structure. Wavelet analysis of structural responses is a method of damage detection with optimal performance in the time-frequency domain, which yields more information from the analyzed response of the structure in both time and frequency domains. As beams and columns are among the most fundamental structural elements and, expectably, the last elements to be damaged, it bears greater importance to identify damage in them than in other structural elements. This paper draws on modal analysis data of steel beams modeled in Abacus and a proposal of the wavelet analytical method to track different positions of damage along the beam, where the damages are defined as a decrease in the elastic modal. A decreasing shift in frequency values occurred in all modes due to damage. To detect the damage, the mode shape signal was defined as the damage mode shape and the differentiation between the healthy and the damage mode shapes as the wavelet transform input signal. The output signals from the wavelet analysis of the input signal indicated maximum and minimum relative fluctuations in different situations of damage so that the centers of damage were identified with zero error. The results also revealed that with increasing the severity of the damage, only the irregularity of the wavelet coefficients of that damage position increases.

    Keywords: Structural Health Monitoring (SHM), Modal Analysis, Wavelet Analysis, Damage Detection
  • Mohammad Yekrangnia*, Milad Abedifar Pages 29-36

    Due to the increase in construction costs of new structures, it is expected that attempts to develop new techniques to accelerate the ‎return of earthquake-damaged structures to service. One of the methods that can be used is re-‎aligning the structure. In this research, ‎three models of steel moment frame structures with different numbers of stories, were analyzed by nonlinear ‎dynamic analyses with the help of Abaqus software. The studied models have ‎been subjected to several different records.‎ Each record is applied to each model under three separate ‎fashions. In the first case, only one earthquake record is applied to the model alone. In the second ‎case, IDA analysis is performed, and the structure is subjected to successive earthquakes from ‎low to high intensity. In the third case, the ‎analyzes are similar to the second case under seismic sequences, with the difference that after ‎applying each earthquake intensity and before applying the next intensity, the residual ‎displacements of each floor were made zero, which is an example of aligning the structure. ‎It was concluded that in most cases, the second series of ‎analyzes, have the ‎maximum drift and residual drift ratios.

    Keywords: Steel moment frame, Maximum, residual drift, Seismic performance, Aligned
  • Gholamreza Nouri*, Leila Tavakoli, Seyed Hossein Hosseini Lavasani, Mostafa Nasiri Pages 37-51

    The use of corrugated-web has been considered due to the increase in off-plane stiffness and its buckling strength in the design and construction of deep beams. In this study, the performance of a moment resistant connections with reduced beam section (RBS) beam and trapezoidal corrugated web were investigated under cyclic loading. The variable parameters in the constructed models are defined as the corrugated web angle and the RBS parameters. Two specimens were made with corrugated sheet angle of 45 and 30 degrees. Also, in another sample, the RBS characteristics of the beam wing were changed in accordance with the design criteria. The AISC cycle loading protocol was used for testing and a maximum of 40 cycles were loaded until connection failure. The results show the stability of the specimens and their acceptability according to the regulations and no instability was observed in the hysteresis curves up to the point of failure of connections. According to the results of the experiments, by reducing the corrugated web angle, the bending capacity of the connection is reduced by about 10% and the amount of energy absorption is reduced by about 27%. Based on the observations as well as the recorded deformations, in all three specimens the panel zone showed linear behavior.

    Keywords: Moment resistant connections, Corrugated –web, Trapezoidal corrugated –web, RBS connections