بررسی عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی مجهز به اتصالات مرکزگرا

اتصالات مرکزگرا در قاب‌های خمشی فولادی از دو مکانیسم بازگردانندگی و اتلاف انرژی استفاده می‌کنند. رفتار بازگردانندگی با استفاده از کابل‌های پیش‌تنیده تامین می‌شود و جاذب‌های انرژی نقش اتلاف انرژی ورودی به سازه را بر عهده دارند. در این تحقیق، رفتار سازه‎های قاب خمشی فولادی 4 و 8 طبقه در دو حالت دارای اتصالات خمشی جوشی متداول و اتصالات مرکزگرا مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی رفتار سازه‎ها، از تحلیل چرخه‌ای غیرخطی و تحلیل تاریخچه زمانی استفاده شد. در هر حالت، سیستم مرکزگرا به‌گونه‌ای طراحی شد که دارای مقاومت جانبی برابر با قاب خمشی متداول باشد. تحلیل‌ها به‌صورت دو بعدی و به کمک نرم‌افزار اجزای محدود openseespy انجام شد. به‌منظور انجام تحلیل‌های تاریخچه زمانی از 22 رکورد دور از گسل برگرفته از دستورالعمل fema p695 استفاده شد. نتایج حاکی از عملکرد بسیار مطلوب سازه خمشی مرکزگرا نسبت به سازه قاب خمشی متداول، به‌صورت کاهش بسیار زیاد جابه‌جایی نسبی ماندگار بود. میانگین کاهش جابه‌جایی نسبی ماندگار طبقات در سازه چهار و هشت طبقه به‌ترتیب برابر با 80 و  79 درصد بود. قابل‌توجه آنکه، مقادیر شتاب و جابه‌جایی‌های نسبی حداکثر طبقات میانی در ساز‌ه‌های قاب خمشی با اتصالات مرکزگرا نسبت به نوع دیگر متداول تفاوت چندانی نداشت.

investigating seismic performance of steel moment frames equipped with self-centering connections

the occurrence of the northridge earthquake in 1994 and its effects on structures and infrastructures drew attention to the philosophy of damage-avoidance design (dad). one of the most damaged lateral load-resisting systems during that earthquake was the steel moment-resisting frame which had more than 130 cases with connection failures. in lots of cases, brittle fractures were started in the connection at low levels of plastic demand, and in some cases while the structures remained elastic. after earthquakes like northridge and kobe, many efforts have been made to improve the ductile behavior of the connections. since that time, different details have been proposed. the beam sections near the column face are either reduced or enhanced with various components, such as cover plates, side plates, slit dampers, annular stiffeners, ribs and diaphragms. however, permanent deformations and residual drifts can be seen after an indestructible earthquake, which is difficult to investigate and repair. to eliminate or reduce inelastic deformations as a dad, self-centering (sc) mechanism has been considered seriously for moment-resisting frame connections. these types of connections are supposed to be composed of columns, beams, energy dissipation elements, and post-tensioned cables or bars to return the structure to its initial position and generate sc behavior. different types of details have been suggested since the start of investigations. however, one of the most used details comprises bolted top and seat angles and high-strength steel strands that are post-tensioned after installation energy dissipators. contact stresses develop at the interface of the beam and column under the action of strand force and the resulting surface provides notable moment resistance. strands are tied up at the outer surface of the column. the shim plates and reinforcement plates are also used in the connection area. the resulting connection is not required for field welding and has initial stiffness almost identical to a common welded connection.