ارزیابی آزمایشگاهی یک سیستم مهاربندی شده فولادی ترکیبی برای عملکرد دو سطحی

بطور کلی، در طراحی بایستی دو شرط کلی اقناع شود. اول آنکه تحت زلزله‌های با قدرت کم و متوسط، سازه دارای مقاومت و سختی کافی جهت کنترل جابجایی طبقات را داشته باشد. دوم، تحت زلزله‌های شدید، بایستی دارای شکل‌پذیری مناسبی، جهت پیشگیری از خرابی باشد. در این مطالعه، عملکرد تجربی یک پیکربندی ابتکاری از مهاربندهای واگرا و المان‌های میله‌ای برای مهاربندی جانبی قاب‌های فولادی ارائه شده است. این سیستم از چهار جزء سازه‌ای شامل، المان میله‌ای دوخت، مهاربند قطری، تیر پیوند و ستون‌ها تشکیل شده است. المان میله‌ای دوخت و تیر پیوند نقش فیوز‌های سازه‌ای را در این سیستم بر عهده دارند. از سویی دیگر مهاربند قطری در ناحیه ارتجاعی بوده و سختی سیستم را تامین می‌نماید. در زلزله‌های شدید هر دو فیوز مشارکت می‌کنند. سه نمونه با مقیاس یک به دو از پیکربندی پیشنهادی ساخته شده و توسط الگوی بارگذاری atc 24 مورد آزمایش تجربی قرار گرفته‌اند. جزئیات نمونه‌های آزمایشگاهی و بیشتر نتایج بدست آمده همچون سختی، مقاومت جانبی، انرژی تلف شده تجمعی و سایر پارامترهای لرزه‌ای مهم این سیستم مورد بررسی و شرح داده شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که میزان انرژی تلف شده تجمعی و مقاومت جانبی سیستم بهبود یافته است و نسبت جابجایی نهایی به جابجایی تسلیم برای نمونه‌ها عدد 7 بدست آمد. میزان میرایی ویسکوز معادل برای نمونه‌ها در چرخه‌های انتهایی بترتیب برابر به طور متوسط 30% بود. همچنین با استفاده از تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی فزاینده (ida) ارزیابی ظرفیت لرزه‌ای این سیستم با استفاده از نرم‌افزار opensees انجام شد. برای این منظور مدل‌های سازه‌ای 4، 8 و 12 طبقه شامل قاب‌های cbf، ebf نیز ساخته و با استفاده از تحلیل‌های ida عملکرد لرزه‌ای آنها با استفاده از روش‌های احتمالاتی بر اساس عملکرد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج عددی نشان دهنده بهبود احتمال فروریزش بین 15 تا20 درصدی با سایر سیستم‌های سازه‌ای همتراز است.

experimental evaluation of the use of novel steel braced frame for two level of performance

generally, the design of buildings must satisfy two criteria. first, under frequently occurring low to moderate earthquakes, the structure should have sufficient strength and stiffness to control deflection and prevent any structural damage. second, under rare and severe earthquakes, the structure must have sufficient ductility to prevent collapse. in this research, the performance of a new innovative eccentrically and zipper element called zipper eccentrically bracing frame (zebf) is discussed and the behavior is investigated. a combination of eccentrically braced steel frames and zipper element has been assessed and concepts of the design of defined schemes are reviewed. the zebf is made up of four structural elements, the zipper element, the diagonal brace element, the link element and the columns elements. the zipper and link elements are a fuse-like element that dissipates energy by the formation of plastic shear hinges or flexural hinges at its ends and midspan when the building is subjected to moderate and severe lateral loads, respectively. the knee element is a disposable beam element that can be replaced once its energy dissipation capacity is utilized. in large earthquakes, both of them contribute in dissipating energy. three half-scale zebf were tested using the atc protocol. the experimental results indicated that in this system, shear strength and cumulative dissipated energy can be significantly increased. the ultimate displacement to yield displacement ratio for the samples was 7. also incremental dynamic analysis has been used to evaluate the seismic capacity of the zebf using opensees software. the structural models that represented 4, 8, and 12 story residential buildings (cbf, ebf and zebf) were subjected to the ida process and their seismic performance was probabilistically quantified following the pbee methodology. numerical results show an improvement in the probability of collapse between 15 and 20 percent compared to other similar structural systems.