مدل‌سازی رفتار تیر پیوند به منظور ارزیابی عملکرد آن مطابق FEMA 356 و محاسبه تغییرمکان هدف سطوح عملکرد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم

چکیده

وجود تیر پیوند در قاب‌های مهاربندی واگرا مهم‌ترین عامل تفاوت رفتاری این قاب با سایر سیستم‌های سازه‌ای، است. به همین دلیل، مدل‌سازی رفتار تیر پیوند اهمیت بسیاری دارد. مطابق آیین‌نامه FEMA 356 برای ارزیابی عملکرد تیر پیوند در تمام محدوده‌های رفتاری آن، نیاز به چرخش خمیری مفاصل خمیری است. در بسیاری از مطالعات، برای مدل‌سازی تیر پیوند، در محل تشکیل مفصل خمیری، دو مفصل خمشی و برشی متمرکز را به صورت همزمان مدل می‌کنند. در این روش، در صورت حاکم شدن رفتار برشی در تیر پیوند، دورانی در دو طرف مفصل خمیری به وجود نمی‌آید. به همین دلیل، نمی‌توان به مدل‌سازی رفتار تعمیم‌یافته تیر پیوند و ارزیابی عملکردی آن مطابق آیین‌نامه FEMA 356، پرداخت. در این مقاله روش جدیدی برای مدل‌سازی رفتار تیر پیوند ارائه شده است. طبق این روش، در محل تشکیل مفصل خمیری، تنها یک مفصل خمیری خمشی مدل می‌شود و رفتار آن به گونه‌ای تعیین می‌گردد که معادل رفتار تیر پیوند باشد. علاوه بر ارائه روش جدید مدل‌سازی تیر پیوند، فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف هر سطح عملکرد نیز در این مقاله شرح داده می‌شود. به منظور مدل‌سازی و تحلیل استاتیکی غیرخطی از نرم‌افزار OpenSees استفاده شده است. در انتها، برای صحت‌سنجی فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف هر سطح عملکرد و روش مدل‌سازی ارائه شده، نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی یک قاب مهاربندی واگرای فولادی دوبعدی ارائه گردیده و با نتایج نرم‌افزار SAP2000 مقایسه شده است. مقایسه نتایج، صحت مدل‌سازی و فرآیند محاسبه تغییرمکان هدف را تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling the link beam behavior to evaluate its performance according to FEMA 356 and calculating the target displacement of performance levels

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ali Fathali
  • Seyed Rohollah Hoseini Vaez
  • Ehsan Dehghani
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Qom
چکیده [English]

The presence of the link beam in eccentrically braced frames is primarily responsible for different behavior of this frame with other structural systems. In accordance with the FEMA 356, for the evaluation of the performance of the link beam in all of its behavioral areas, the plastic rotation of the plastic hinges is required. In many studies, for the modeling of the link beam, at two end of an elastic beam, two bending and shear plastic hinge are modeled simultaneously. In this method, it is not possible to model the generalized behavior of the beam and evaluate its performance in accordance with the FEMA 356. In this paper, a new method for modeling the behavior of the link beam is presented. According to this method, at the location of the joint formation, only one flexural joint is modeled and its behavior is determined to be equivalent to the behavior of the link beam. In addition to presenting a new method for link beam modeling, the process of calculating the target displacement for each level of performance is described. OpenSees software has been utilized to model and analyze. Finally, for verifying the process of calculating the target displacement of performance levels and the proposed modeling method, the results of nonlinear static analysis of a 2D eccentrically braced frame are presented and compared with the results of the SAP2000. Comparison of the results confirms the accuracy of the modeling and the process of calculating the target displacement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • link beam
  • Nonlinear Static Analysis
  • Modeling
  • Evaluation of the Structure performance
[1] Rides, J.M. & Popov, E.P. (1994), “Inelastic Link Element for EBF Seismic Analysis”, Journal of Structural Engineering, 120(2), 441-463.

[2] Ramadan, T. & Ghobarah, A. (1995), “Analytical Model for Shear-Link Behavior”, Journal of Structural Engineering, 121(11), 1574-1580.

[3] Richards, P.W. & Uang, C.-M. (2006), “Testing Protocol for Short Links in Eccentrically Braced Frames”, Journal of Structural Engineering, 132(8), 1183-1191.

[4] Özhendekci, D. & Özhendekci, N. (2008), “Effects of the frame geometry on the weight and inelastic behaviour of eccentrically braced chevron steel frames”, Journal of Constructional Steel Research, 64(3), 326-343.

[5] Mohebkhah, A. & Farahani, S. (2016), “Seismic Behavior of Direct Displacement-based Designed Eccentrically Braced Frames”, International Journal of Engineering-Transactions C: Aspects, 29(6), 752.

[6] Hasan, R., Xu, L. & Grierson, D.E. (2002), “Push-over analysis for performance-based seismic design”, Computers & Structures, 80(31), 2483-2493.

[7] Gong, Y., Xu, L. & Grierson, D.E. (2005), “Performance-based design sensitivity analysis of steel moment frames under earthquake loading”, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 63(9), 1229-1249.

[8] Grierson, D.E., Gong, Y. & Xu, L. (2006), “Optimal performance-based seismic design using modal pushover analysis”, Journal of Earthquake Engineering, 10(01), 73-96.

[9] Kaveh, A. & Nasrollahi, A. (2014), “Performance-based seismic design of steel frames utilizing charged system search optimization”, Applied Soft Computing, 22, 213-221.

[10] Ganzerli, S., Pantelides, C.P. & Reaveley, L.D. (2000), “Performance-based design using structural optimization”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 29(11), 1677-1690.

[11] Liu, M., Burns, S.A. & Wen, Y.K. (2005), “Multiobjective optimization for performance-based seismic design of steel moment frame structures”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 34(3), 289-306.

[12] Gholizadeh, S., Kamyab, R. & Dadashi, H. (2013), “Performance-based design optimization of steel moment frames”, Int J Optim Civil Eng, 3, 327-343.

[13] FEMA-356 (2000).  “Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings”  Washington, DC: Federal Emergency Management Agency.

[14] Ibarra, L.F. & Krawinkler, H. (2005).  “Global collapse of frame structures under seismic excitations”  Stanford, CA: The John A. Blume Earthquake Engineering Center, Stanford University.

[15] Chao, S.-H. & Goel, S.C. (2006), “Performance-based seismic design of eccentrically braced frames using target drift and yield mechanism as performance criteria”, Engineering Journal-American Institute of Steel Construction Inc, 43(3), 173-200.

CAPTCHA Image