فهرست مطالب

نشریه سازه و فولاد
سال هفتم شماره 13 (بهار و تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/12/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • غلامرضا عبدالله زاده، هادی ابراهیمی خواه صفحه 5
    به طور کلی برای مقابله با نیروی زلزله دو روش وجود دارد، روش اول افزایش ظرفیت لرزه ای سازه مانند استفاده از سیستم های مقاوم جانبی نظیر قاب های خمشی، دیوارهای برشی و بادبندها می باشد و روش دوم کاهش نیاز لرزه ای سازه با استفاده از جداگرهای لرزه ای پایه است. در این مقاله اثر افزایش زمان تناوب (در نتیجه کاهش سختی موثر جداگر لرزه-ای) جداگرهای الاستومریک با میراگرهای سربی بر رفتار سازه های فولادی با سیستم مهاربندی هم محور مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور سازه هایی با تعداد طبقات 3، 6 و 10 برای دو حالت پایه ثابت و پایه جداسازی شده همراه با سختی های متفاوت جداگرها، در نرم افزار SAP 2000 مدل سازی شده و تحت تحلیل دینامیکی طیفی با فرض طیف آیین نامه UBC بر اساس 36/ 0 = CAD و 54/ 0 = CVD قرار گرفته اند. ساختمان های مورد مطالعه در Zone3 (ضریب ناحیه لرزه ای برابر 3/ 0= Z) و در Seismic Source Type «B» و واقع بر نوع خاک SD می باشند. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده بر روی سازه های مورد نظر که شامل زمان تناوب، ضریب شراکت جرم مدی، برش طبقات و برش پایه می باشد، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جداسازی پایه، جداگر الاستومریک، هسته سربی، تحلیل دینامیکی طیفی، ضریب شراکت جرم مدی
  • مصطفی زین الدینی، سید احمد حسینی، محمدرضا بهاری صفحه 19
    اتصالات تیر-ستون تاثیر قابل توجهی بر رفتار سازه ها در دمای معمولی و در دماهای بالا دارند. وقتی سازه های فولادی در معرض آتش قرار می گیرند قابلیت تحمل آنها به شدت کاهش پیدا می کند و عملکرد اتصال در این مورد اهمیت خاص می یابد. بررسی های صورت گرفته بر روی آتش سوزی های واقعی و همچنین آزمایش هایی که صورت گرفته اند، مشخص می کنند که اتصالات بر زمان دوام اعضای سازه ای در آتش نیز تاثیر قابل توجهی دارند. ولی با این وجود به دلیل هزینه بالایی که آزمایش های در دمای بالا دارند در مورد طیف گسترده ای از اتصالات، اطلاعات آزمایشگاهی کافی موجود نیست. از جمله اتصالاتی که کمتر مورد توجه قرار گرفته اتصالات تیر I شکل به ستون لوله ای در عرشه سکوهای نفتی می باشد. به دلیل احتمال بالای خطر اتش سوزی در سکوهای نفتی، بررسی و رفتارسنجی این اتصالات در حرارت های بالا و تاثیر حرارت روی سختی اتصالات از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. با توجه به این مهم در این تحقیق، تعدادی آزمایش در دمای بالا بر روی این نوع اتصالات انجام شده است. تغییرات سختی خمشی اتصال در نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل در قالب نمودارهای دما- سختی ارایه شده اند.
    کلیدواژگان: اتصالات تیر به ستون لوله ای، سکوهای نفتی، رفتار در دمای بالا، آتش، مطالعه آزمایشگاهی، سختی
  • روزبه صدری، محسن گرامی، فرهاد دانشجو صفحه 31
    امروزه مهمترین هدف در طراحی سازه ها، کنترل نیاز لرزه ای سازه در برابر نیروهای جانبی در سطح کلی (Global) و در سطح موضعی (Local) می باشد. دستورالعمل های FEMA 273 حداکثر نیازهای تغییر شکل را به سطوح عملکرد مرتبط می سازد در صورتی که چنین ضوابطی در مورد نیازهای تغییر شکل تجمعی موضعی اعضا وجود ندارد. از طرفی پارامتر نیاز تغییر شکل تجمعی معیاری را برای میزان خسارت ارایه کرده و می تواند تصویر متفاوتی را از پاسخ سازه نسبت به پاسخ های حاصل از حداکثر نیازهای تغییر شکل ارایه نماید. در این مطالعه، قاب های خمشی فولادی مهاربندی شده مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی قرار گرفت و با تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع این قاب ها، تراز مناسب جهت تغییر نوع مهاربندی (از مهار x به مهار v) پیشنهاد گردیده است. در انتها مشخص گردید که تغییر نوع مهاربندی در تراز مشخصی از سازه می تواند به کاهش نیازهای لرزه ای موضعی سازه ها منجر گردد به طوری که تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع باعث جابه جا شدن محل ماکزیمم بیشینه نیاز دریفت طبقات و کاهش مقدار آن (حداکثر تا 90%) بوده است.
    کلیدواژگان: سازه های فولادی، تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع، نیاز موضعی دریفت
  • سامان باقری، مجید برقیان، فرهاد سایری صفحه 41
    در این مقاله عملکرد میراگرهای فلزی جاری شونده U شکل در قاب های فولادی با استفاده از روش اجزای محدود مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور مدل های سه، پنج و ده طبقه قاب های ساختمانی فولادی در نظر گرفته شده، میراگرهای مذکور از طریق بادبندهای 8 شکل به آنها افزوده شد. این مدل های سازه ای تحت تحلیل های دینامیکی غیرخطی با استفاده از رکوردهای شتاب چهار زلزله مختلف قرار گرفتند. رفتار و پاسخ غیرخطی در تحلیل های انجام یافته با اعمال خصوصیات غیرخطی برای میراگرها در قاب و نیز از طریق اختصاص مفاصل پلاستیک به اعضای سازه ای همچون تیرها و ستون ها در نظر گرفته شد تا شاهد رفتار لرزه ای واقعی تر مدل ها باشیم. نتایج نشان می دهد با قرار دادن میراگرهای فولادی جاری شونده U شکل در قاب های خمشی، رفتار غیرخطی از اعضای سازه ای به قطعات میراگر منتقل می شود؛ بنابراین خرابی احتمالی کاهش یافته و یا از بین می رود. بر اساس نتایج عددی بدست آمده، افزودن این میراگرها به قاب ها، باعث کاهش متغیرهای پاسخ مختلف از جمله حداکثر برش پایه و تغییر مکان نسبی طبقات می گردد، به گونه ای که در متغیرهای مذکور به طور متوسط به ترتیب، حدود %28 و %48 کاهش مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: زلزله، تحلیل لرزه ای، تحلیل غیرخطی، میراگر، قاب فولادی
  • مهرسا میرزاحسینی، محمدعلی کافی، رضا وهدانی صفحه 55
    امروزه استفاده از رکوردهای زلزله در تحلیل و طراحی سازه ها بسیار مرسوم گردیده است، با این وجود رکوردهای ثبت شده زمین لرزه برای هر منطقه با شرایط مورد نظر وجود ندارد. به جز تعداد خاصی ازنواحی جهان که شتاب نگاشت های ثبت شده ی مناسب دارند، در سایر مناطق می توان برای انجام تحلیل از شتاب نگاشت های مصنوعی استفاده نمود. تبدیلات موجک یکی از روش های قدرتمندی است که جهت تولید شتابنگاشت های مصنوعی منطبق بر طیف هدف مورد استفاده قرار می گیرد. در مقاله حاضر به منظور بررسی روش مذکور، تعدادی از رکوردهای ثبت شده در نواحی مختلف، مربوط به زلزله های دور از گسل، با استفاده از روش تبدیل موجک تجزیه و با طیف پاسخ هدف انطباق داده شده است، جهت انطباق طیفی از طیف طرح لرزه ای موجود در استاندارد 2800 ایران مربوط به زمین نوع III و منطقه با خطر نسبی خیلی زیاد استفاده شده است. در ادامه جهت بررسی اثر رکوردهای اولیه و نگاشت های مصنوعی تولید شده، ساختمان فولادی 5، 10 و 15 طبقه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده ی کارایی مطلوب روش موجک درفرآیند انطباق طیفی بوده و میزان خطای عدم انطباق را تا حدود 5 درصد کاهش می دهد و شتابنگاشت هایی با خواصی متمایزنسبت به رکوردهای اولیه تولید خواهد شد. همچنین کاربرد شتابنگاشت های حاصل، نتایج تحلیل سازه را تا حد زیادی تغییر خواهد داد.
    کلیدواژگان: زلزله مصنوعی، طیف پاسخ هدف، تبدیل موجک، قاب فولادی
  • مجتبی فتحی، چیا سهراب نژاد صفحه 65
    دال های مرکب دارای ورق فولادی تحتانی، یکی از بهترین روش های علمی و اجرایی سقف های تیر مرکب است. در این تحقیق، دو قاب فولادی خمشی دارای سقف مرکب با و بدون ورق فولادی عرشه به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS مدل سازی و تحت تحلیل دینامیکی غیر خطی شتاب نگاشت زلزله قرار گرفتند و عملکرد لرزه ای آنها با هم مقایسه شد. نتایج تحلیل ها نشان داد که با استفاده از ورق فولادی، زمان تناوب ارتعاش و بیشینه تغییر مکان جانبی قاب کاهش اما نیروی برش پایه و ظرفیت استهلاک انرژی قاب افزایش یافت. همچنین روند تشکیل مفاصل پلاستیک درهر دو قاب یکسان اما در قاب با ورق فولادی، این مفاصل در گام زمانی دیرتری تشکیل شدند. علاوه بر این در قاب بدون ورق عرشه، ترک در دال بتنی درگام زمانی زودتری نسبت به قاب دارای ورق عرشه تشکیل شد.
    کلیدواژگان: رفتار لرزه ای، قاب فولادی خمشی، دال مرکب، ورق فولادی تحتانی عرشه
  • محتشم محبی، سولماز مرادپور، کاظم شاکری صفحه 73
    درچند دهه ی اخیر تحقیقات زیادی در مورد کاربرد میراگر جرمی تنظیم شده (Tuned mass damper-MD) بر روی سازه های خطی انجام گرفته است، لیکن در مورد کاربرد TMD بر روی سازه های غیرخطی مطالعات محدود و به همراه تعدادی فرضیات ساده کننده در خصوص رفتار واقعی سازه و همچنین طراحی TMD بوده است. در این مقاله، هدف بررسی نحوه ی مدل سازی TMD بر روی سازه های فلزی غیرخطی با رفتار واقعی و ارزیابی تاثیر آن در بهبود رفتار لرزه ای این سازه ها می باشد. بدین منظور سازه های 3، 9 و 20 طبقه ی دو بعدی مجهزشده به TMD که تحت اثر زلزله های نزدیک-گسل و دور گسل قرارگرفته اند، با استفاده از نرم افزار OpenSees مدل سازی شده و به ازای درصد جرم های مختلف TMD، میزان کاهش در پاسخ لرزه ای سازه های فلزی غیرخطی نظیرحداکثر تغییرمکان جانبی نسبی، جذر میانگین مربعات تغییرمکان جانبی نسبی و انرژی هیسترسیس تعیین گردیده است. نتایج نشان دهنده ی قابلیت نرم افزار OpenSees برای مدل سازی سازه های کنترل شده با TMD می باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که کارایی TMD در کاهش خرابی سازه های فلزی غیرخطی وابستگی زیادی به نوع زلزله ی ورودی، حداکثر شتاب زلزله و جرم میراگر دارد، بطوریکه با افزایش جرم میراگر عموما کارایی این مکانیزم افزایش می یابد. هم چنین در این مقاله روشی مبتنی بر آنالیز حساسیت برای تعیین پارامترهای TMD به جهت افزایش کارایی این سیستم بر روی سازه های با رفتار غیر خطی ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: کنترل سازه، میراگر جرمی تنظیم شده، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، انرژی هیسترسیس، سازه ی غیرخطی
|
  • G. Abdollahzadeh, H. Ebrahimikhah Page 5
    Generally, there are two methods for confrontation with earthquake force. The first method is to increase the seismic capacity of structure, for example, using lateral resistant systems such as moment frames, braced frames, shear walls and etc. The second method is to reduce the seismic requirement of structure using seismic base isolator systems. This paper, studies the effect of increase of period (as a result of reduction of the effective stiffness of seismic isolator) of seismic base isolator system of LRB type on the seismic response of threedimensional steel structural models with concentrically braced frame system. For this purpose, three, six and ten story buildings have been modeled in both states with fixed base and isolated base, along with different period and effective stiffness of isolator system in SAP2000 Software and have been investigated under dynamic spectral analysis (supposing that UBC97 code spectrum based on CAD and CVD). These buildings located in Zone 3 (seismic zone coefficient equal to Z= 0.3) and on Seismic Source Type “B” and SD soil type. The results of analysis, including period, modal participating mass coefficient, stories shear and base share, have been investigated and compared.
    Keywords: Base isolation, Rubber isolator, Lead core, Dynamic spectral analysis, Modal participating mass coefficient
  • M. Zeinoddini, S.A. Hosseini, M.R. Bahaari Page 19
    Beam-to-column connections have been found to be of great significance in influencing structural behavior at ambient and elevated temperatures. When steel-framed structures are subjected to fire, the load bearing capacity is decreased and the behavior of the joints is of particular concern. Observations from full scale fire tests and damaged structures confirm that connections have a considerable effect on the stability time of structural components in fire. Due to the high cost of elevated temperature tests, adequate experimental data about a broad range of connections is not available. One type of such connections is the connections between I-shape beam and pipe shape columns in oil platform decks. Considering the high probability of fire in oil platforms, study of the behavior of these connections at elevated temperatures is of great importance. In the current study, a number of experimental tests have been conducted on this connection type to investigate their flexural bahaviour and in particular the bending stiffness of the connection in fire. Effects of the temperature rise on the rotational response of the specimens are studied and the results are presented as temperature stiffness curves.
    Keywords: Beam, to, pipe column connection, Oil platforms, Elevated, temperature behavior, Rotation, stiffness curve, Fire, Experimental study, Stiffness
  • R. Sadry, M. Gerami, F. Daneshjo Page 31
    Today's the most important purpose in structural designing is to control structural seismic demand against lateral forces in global surface and local surface. FEMA273 attributes the majority of deformation demands to behaviors surfaces whether there is no rule about local cumulative deformation demands of elements. On the other side cumulative deformation demands parameters have suggested criteria for damaging rate so it can exhibit a different vision of structures reflex about acquired reflex of maximum deformation demands. Comprehensive behavior of structures system depends on answer and manner of structural surfaces elements and influence of elements reflexes. Because of neglecting of scientist about brace changing in structures height so there is a consideration about steel structure seismic behavior with brace changing in height in the article. A number of moment steel frames braced by different bays, time history non-linear dynamic are analyzed by the 3 earthquake and consideration of max drift story demand in structures suitable height for chagrining the kind of braces was suggested. Changing the kind of braces in certain height of structures can reduce the structural local seismic demand.
    Keywords: Steel structures, Time history non, linear dynamic analyses, Changing the kind of brace in height, Drift local demand
  • S. Bagheri, M. Barghian, F. Saieri Page 41
    Performance of U-shaped metallic-yielding dampers has been studied using finite element method in steel frames. Dampers were added to the 3, 5 and 10 story building frames together with inverted V-braces. Nonlinear time history analyses were applied to models under four different earthquake ground motions. Models were used considering not only dampers nonlinear properties but also steel frames components nonlinear properties such as beams and columns through assigning plastic hinges. The results show that by adding the U-shaped dampers to moment resisting frames, nonlinear behavior is transferred from frame members to the damper system. Therefore, structural damages are reduced or removed. According to numerical results obtained from analyses of the frame models, adding the U-shaped dampers decreases maximum base shear of structure and the stories maximum story drifts by cutting down about 28 percent and 48 percent respectively.
    Keywords: Earthquake, Seismic analysis, Nonlinear analysis, Damper, Steel frame
  • M. Mirzahosseini, M.A. Kafi, R. Vahdani Page 55
    Nowadays, the earthquakes records have been severally used in order to analysis and design of structures. Nevertheless, there are no registered earthquake records for each region regarding its conditions except some regions which have appropriate recorded accelerograms. In other regions, the artificial accelerograms can be used in order to analysis. Transform wavelet is one of the powerful methods which has been used to production of artificial accelerograms according to target spectrum. In the present study, in order to investigate the mentioned method, some of the registered records in different areas, related to far filled earthquakes, has been coincident to target responded spectrum. Iran’s designing spectrum based on the 2800 constitution related to the ground of type III, has been used for spectrum adaptation. In order to investigate the effect of initial records and synthetic generated records, steel frames containing 5, 10 and 15 floors have been evaluated. The results indicate that the wavelet method has a good performance for spectrum adaptation, and mismatch error reduces to about 5% and it produces accelerograms with different characteristics compared with the primary records. Also, the amounts of constituent response in the produced artificial records have been increased considerably compared to primary records.
    Keywords: Artificial earthquake, Target responded spectrum, Wavelet, Concentrically brace, Steel frame
  • M. Fathi, Ch. Sohrab Nejad Page 65
    Steel deck composite slabs are widely used for composite floor systems. In this slab, steel deck remains permanently in place as an integral part of the floor system, and the hardened concrete slab acts compositely with the profiled steel deck. Composite slabs lead to a notable reduction in the structure weight, the construction cost, time and have enough strength. Steel decks perform two functions: they act as formwork while concreting is done and as tension reinforcement bars. The concrete, distributes loads and protect the steel deck from fire. In this study, two composite frames with and without steel deck were modeled using the finite element software, ABAQUS and nonlinear dynamic analysis was done and their seismic behavior such as period, lateral displacement, base shear, plastic energy dissipation of the frames and crack formation procedure in concrete slab were investigated. Results showed that using steel deck in composite slab, reduced period and maximum lateral displacement of the frame but base shear and plastic energy dissipation of frames increased. Also plastic hinge formation procedure of two frames was the same.
    Keywords: Seismic behavior, Moment resisting steel frame, Composite beam, Steel deck
  • M. Mohebbi, S. Moradpoor, K. Shakeri Page 73
    About application of Tuned mass dampers (TMDs) on linear structures extensive researches have been done, while studies about TMD application on nonlinear structures are limited and have been based on some simplified assumptions on structure behavior or TMD design procedure. Hence, in this paper it has been decided to study the modeling of TMD on nonlinear structures using the real behavior for structure, and also to assess its effectiveness in improving the seismic behavior of structures. To this end, 3,9 and 20 stories two dimensional steel frames equipped with TMD have been analyzed using OpenSees software under both near-field and far-field earthquakes. For different values of TMD mass ratio, the reduction in controlled structures response such as maximum drift, root-mean-square (RMS) of drift and hysteretic energy has been determined. Results show OpenSees software high ability in modeling the nonlinear structure-TMD system. Based on numerical simulations, it has been found that the effectiveness of TMD in reducing the damage of nonlinear steel frames depends on earthquake characteristics such as frequency content and peak ground acceleration (PGA) as well as TMD mass ratio. Also in this paper a method based on sensitivity analysis has been proposed to determine the parameters of TMD to achieve the better performance in utilizing TMDs on nonlinear structures.
    Keywords: Structural control, Tuned mass damper (TMD), Nonlinear dynamic analysis, Hysteretic energy, Nonlinear structure