ارزیابی رفتار چرخه‌ای قاب فولادی مهاربندی شده ضربدری دارای فیوز خمشی چهار ضلعی نصب شده در محل تقاطع مهاربندها

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

10.22065/jsce.2023.396747.3113

چکیده

در تحقیق حاضر برای افزایش شکل پذیری در قاب‌های مهاربندی هم‌محور ضربدری، استفاده از فیوز خمشی چهارضلعی در محل تقاطع مهاربندها پیشنهاد شده است. اساس کارکرد المان پیشنهادی، عملکرد آن به عنوان یک المان فیوز و ایجاد رفتار بهتر در المان‌های مهاربندی است. در بخش اول برای دستیابی به ابعاد مناسب، محدوده متنوعی از ابعاد فیوز و رفتار مدل‌های ساخته شده، از لحاظ مقاومت با تنش تسلیم مربوط به فولاد نرمه‌ی ساختمانی در نرم‌افزار ABAQUS مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بیانگر آنست که با افزایش ابعاد باز شوی بکار رفته میزان نیروی حداکثر و سختی سازه کاهش می‌یابد. نسبت مقدار سختی جانبی برای بازشوی 3% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 44 درصد، برای بازشوی 5% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 44 درصد و برای بازشوی 10% نسبت به مهاربندی ضربدری برابر 20 درصد است. در بخش دوم مطالعات صورت گرفته، ابتدا در نرم‌افزار ETABS قاب دو بعدی با استفاده از مهاربند ضربدری طراحی شده و سپس سه مدل قاب دو بعدی پانزده طبقه با درصدهای بازشوی 3، 5 و 10 درصد جایگزین شده در نرم‌افزار OpenSees با المان پیشنهادی و تحت تحلیل بارافزون و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی با کمک رکوردهای حوزه نزدیک و دور از گسل قرار گرفته‌اند (منظور از بازشوی 3% این است که مساحت فیوز چهار‌‌‌ضلعی تعبیه شده در وسط مهاربند ضربدری برابر 3% حاصلضرب دهانه در ارتفاع طبقه می‌باشد). نتایج تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی بیانگر آنست که برای زلزله‌های حوزه نزدیک میانگین نسبت برش‌پایه برای بازشوهای 3%، 5% و 10% نسبت به مهاربندی ضربدری به ترتیب برابر72%، 40% و 26% است. این مقادیر برای حوزه دور به ترتیب برابر 72%، 38% و 24% است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Cyclic Behaviour of X-bracing Steel Frame with Quadrilateral Bending Fuse Installed at the Intersection of Braces

نویسندگان [English]

  • fahimeh Mehdipour 1
  • Bahman Shervani Tabar 2
  • Seyed Sina Kourehli 2
1 Master's student, Department of Civil Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In this paper, to increase the ductility in steel concentrically braced frames, a new quadrilateral bending fuse is suggested at the intersection of the braces. In the first part, in order to achieve suitable dimensions, a diverse range of fuse dimensions and the behavior of the built models have been evaluated using ABAQUS software. The obtained results indicate that the maximum base shear and stiffness of the structure decreases with the increase in the dimensions of the opening used. The ratio of lateral stiffness value for 3% opening compared to X bracing is 44%, for 5% opening compared to X bracing it is 44% and for 10% opening compared to X bracing it is 20%. In the second part of the studies, firstly, a two-dimensional frame was designed using steel concentrically braced frames in ETABS software, and then three fifteen floors two-dimensional frame models by replacing quadrilateral bending fuses with 3, 5, and 10% opening percentages in OpenSees software was investigated. To evaluate the performance of studied frames, nonlinear dynamic time history analysis and nonlinear static analysis performed using different near field and far field accelerations was investigated. The meaning of 3% opening percentage is that the area of the quadrilateral fuse installed in the middle of the cross brace is equal to 3% of the product of the opening length of frame in the height of the floor. The results of dynamic analysis of time history show that for the near field earthquakes, the average base shear ratio for openings of 3%, 5% and 10% compared to X bracing is 72%, 40% and 26%, respectively. These values are equal to 72%, 38% and 24% for the far field, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyclic behavior
  • Steel frame
  • Brace
  • Quadrilateral bending fuse
  • ABAQUS
  • OpenSees

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 مهر 1402
  • تاریخ دریافت: 27 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری: 03 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش: 01 مهر 1402