مقایسه شکنندگی لرزه‌ای قاب های خمشی فولادی با و بدون لحاظ بازشو در جان تیر

قاب های خمشی فولادی از گذشته بعنوان یکی از مورد اعتمادترین قاب‌های سازه‌ای شناخته می‌شدند. این سازه‌ها بعنوان جایگزین سازه‌های بنایی طراحی و استفاده می‌شدند. فرض بر این بود که این سازه‌ها بسیار مقاوم بوده و دچار خرابی و فروریزش نمی‌شوند. اما برخی زمین‌لرزه‌ها اعم از زلزله نورثریج سال 1994 و آزمایشات متعاقب خلاف این امر را اثبات کرد. در نتیجه دانشمندان در صدد یافتن روش‌های بهبود رفتار این سازه‌ها برآمدند. یکی از این روش‌ها ایجاد بازشو در جان تیر برای انتقال مفصل پلاستیک به منطقه ای دورتر از اتصال می باشد. هدف از این تحقیق ابتدا تحلیل و بررسی رفتار دینامیکی قاب های خمشی فولادی دارای بازشو در جان تیر و در ادامه مقایسه رفتار آن‌ها با قاب های خمشی متداول می‌باشد. برای تحقق این هدف، دو قاب خمشی فولادی ویژه چهار طبقه در نرم افزار اپنسیس مدلسازی شده و تحلیل دینامیکی غیرخطی روی قاب‌های مورد نظر یک بار بدون لحاظ بازشو در جان تیر و سپس با لحاظ بازشو انجام شده ‌است. نهایتا منحنی‌های ida، منحنی‌های شکنندگی و توزیع دریفت در طبقات این سازه‌ها ارائه شده و نتایج بدست آمده مقایسه شده ‌است. نتایج نشان می‌دهد که ایجاد بازشو در جان تیر علاوه بر افزایش سطح شتاب تحمل شده توسط سازه، احتمال خرابی تحت بارهای لرزه ای را کاهش می‌دهد. بطور میانگین، ظرفیت تحمل شتاب سازه خمشی دارای بازشو در جان تیر تا حدود 25% بیشتر و همچنین احتمال فروریزی آن در سطوح مختلف شتاب به میزان %25 الی %30 کمتر از قاب فاقد بازشو در جان تیر می باشد.

comparison of seismic fragility of steel moment frames with and without beam web opening

steel moment frames have been known as one of the most reliable structural systems for many years. these structures were being designed and used as an alternative to masonry structures. it was assumed that these structures are very robust and will not collapse. however, some historic events such as the 1994 northridge earthquake and subsequent tests proved otherwise. as a result, researchers tried to find ways to improve the seismic behavior of these structures. one of these methods is creating an opening in the beam web to move the plastic hinge to a region far from the connection welds. the purpose of this research is to analyze and investigate the dynamic behavior of steel moment frames with openings in the beam web and secondly to compare their behavior with the conventional moment frames. to achieve this goal, two four-story special moment frames with and without beam web openings have been modeled in opensees software, and nonlinear dynamic analysis has been performed on them. finally, ida curves, fragility curves and drift distribution in the height of structures are presented and compared. the results showed that the creation of beam web opening, increases the seismic collapse capacity of the steel moment frames and reduces their probability of failure during a seismic event. on average, the collapse capacity of a moment frame with beam web openings is almost 25% higher, and its collapse probability at different acceleration levels is 25% to 30% lower than the frame beam web openings.