مطالعه رفتار ساختمان با سیستم مهاربند برون محور و دیوار پرکننده در زلزله سرپل ذهاب

تابش پور, محمدرضا; نوری فرد, آزاده

doi:10.22091/cer.2020.5409.1201

مطالعه رفتار ساختمان با سیستم مهاربند برون محور و دیوار پرکننده در زلزله سرپل ذهاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف.

² استاد مدعو دانشکده معماری، پردیس هنرهای زیبا، دانشگاه تهران

10.22091/cer.2020.5409.1201

چکیده

قاب‌های مهاربندی شده برون‌محور از لحاظ سختی و شکل‌پذیری رفتاری بینابین قاب خمشی و مهاربند هم‌محور دارند. به این منظور لازم است طراحی مهاربند و تیر پیوند به نحوی انجام گیرد که در مرحله غیرخطی، تنها تیر پیوند جاری شود. بررسی‌های میدانی صورت گرفته پس از زلزله سرپل ذهاب نشان می‌دهد علی رغم اینکه قاب‌های دارای مهاربند برون‌محور طراحی نشده و اشکالات اجرایی زیادی دارند، سازه پایداری خود را حفظ کرده است. در این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی یکی از ساختمان‌های آسیب دیده در زلزله سرپل ذهاب به صورت یک قاب سه طبقه چهار دهانه در نرم افزار ایتبس، رفتار سازه در دو حالت با و بدون دیوار پرکننده مطالعه شده است. نتایج تحلیل‌ها نشان می‌دهد وجود دستک قطری دیوار پرکننده موجب کاهش نیروی محوری مهاربندها و کاهش نیروی برشی و لنگر خمشی تیر پیوند می‌شود. دیوار پرکننده همچنین موجب کاهش تغییرمکان، افزایش سختی و کاهش پریود قاب با مهاربند برون‌محور می‌گردد. لذا در چنین شرایطی که اشکالات متعددی در طراحی و اجرای تیر پیوند و مهاربند وجود دارد، اتصال دیوار پر کننده به سازه در حفظ پایداری قاب با مهاربندهای برون‌محور در زلزله سرپل ذهاب نقش مهمی را ایفا کرده است. در این شرایط اگر دیوار پرکننده وجود نمی‌داشت، رفتار لرزه‌ای سازه بحرانی‌تر می‌شد و حتی احتمال فروریزش سازه وجود می‌داشت. بنابراین برای قاب با مهاربند برون‌محوری که به درستی برای بار زلزله طراحی شده است، چسباندن دیوار پرکننده به قاب باعث اختلال در رفتار شکل‌پذیر مطلوب این سیستم سازه‌ای می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Behavior of Building With Eccentrically Braced Frame and Infill Wall in the Sarpol-E Zahab Earthquake

نویسندگان [English]

Mohammad Reza Tabeshpour ¹
Azadeh Noorifard ²

¹ Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology

² Lecturer, School of Architecture, College of Fine Arts, University of Tehran

چکیده [English]

The Behavior of eccentrically braced frame (EBF) in terms of stiffness and ductility is between moment resisting frame and concentrically braced frame. EBF should be designed in such a way that yielding is only concentrated in the link beam at the non-linear stage. Field survey after the Sarpol-e Zahab earthquake shows that despite several defects in structural design and construction of EBFs, they have remained stable. In this study, one of the damaged buildings in the Sarpol-e Zahab earthquake, in the form of a three-story four-bay frame was modeled in Etabs and its seismic behavior in two cases; with and without infill walls was studied. The results of the analyses show that the presence of diagonal struts of infill walls reduces the axial force of the braces, the shear force, and the bending moment of the link beams. Infill walls also reduce lateral displacement and period of EBF, and they increase the lateral stiffness. Therefore, in the condition that there are several defects in the design and construction of link beams and braces, connecting the infill walls to the structure has a positive achievement. In this condition, if there were not infill walls, there would be a possibility of structural collapse.

کلیدواژه‌ها [English]

Eccentrically braced frame
Infill wall
Sarpol-e Zahab earthquake
Linear analysis

مراجع

[1] Azad, S. K., & Topkaya, C. (2017). “A review of research on steel eccentrically braced frames”, Journal of Constructional Steel Research, 128, 53-73.
[2] Hjelmstad, K. D., & Popov, E. P. (1984). “Characteristics of eccentrically braced frames”, Journal of Struc-tural Engineering, 110(2), 340-353.
[3] Malley, J. O., & Popov, E. P. (1984). “Shear links in eccentrically braced frames”, Journal of Structural En-gineering, 110(9), 2275-2295.
[4] Montuori, R., Nastri, E., & Piluso, V. (2016). “Theory of Plastic Mechanism Control for MRF–EBF dual sys-tems: Closed form solution”, Engineering Structures, 118, 287-306.
[5] Adlparvar, M. (2010). “Optimized analysis and design of the link beam with eccentrically braced frame”, Journal of Modeling in Engineering, 22, 69-81 (In Persian).
[6] Yousefian, E., & Maalek, S.H. (2015). “An investigation of eccentrically braced frames with different geo-metrical patterns”, In 7th International Conference on Seismology & Earthquake Engineering (SEE 7), Tehran, Iran (In Persian).
[7] Gholhaki, M., & Ahmadii, M. (2016). “Effect of filler thin steel plate on the behavior of chevron eccentrical-ly braced frames”, Civil Engineering Sharif, 32-2(1.2), 67-78 (In Persian).
[8] Nouri, E., & Mahmoudi, M. (2019). “Seismic behavior of eccentrically braced frames with vertical links made of easy-going steel”, Journal of Civil and Environmental Engineering, 48(4), 79-87 (In Persian).
[9] Roeder, C. W., & Popov, E. P. (1978). “Eccentrically braced steel frames for earthquakes”, Journal of the Structural Division, 104(3), 391-412.
[10] Daryan, A. S., Ziaei, M., Golafshar, A., Pirmoz, A., & Assareh, M. A. (2009). “A study of the effect of in-filled brick walls on behavior of eccentrically braced frames using explicit finite elements method”, American J. of Engineering and Applied Sciences, 2(1), 96-104.
[11] Tabeshpour, M. R. (2016). Interpretation of Standard No 2800. 4th Edition, Volume II; Consideration of infill wall, Banae Danesh Press,Tehran, Iran (In Persian).
[12] Tabeshpour, M. R., & Noorifard, A. (2019). “Nonlinear analysis of eccentrically braced steel frame with infill walls in the Sarpol-e Zahab earthquake‬”, 10th National Conference on Steel & Structure, Tehran, Iran (In Persian).
[13] Clifton, G. C., Nashid, H., Ferguson, G., Hodgson, M. A., Seal, C., Bruneau, M., ... & Gardiner, S. (2012). “Performance of eccentrically braced framed buildings in the Christchurch earthquake series of 2010/2011”, In 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
[14] Iranian national building code, part 10. Design and construction of steel structures. (2013), Ministry of roads and urban development Islamic Republic of Iran, Tehran, Iran, (In Persian).
[15] Iranian national building code, part 6. Design loads for buildings. (2013), Ministry of roads and urban development Islamic Republic of Iran, Tehran, Iran, (In Persian).
[16] Standard No 2800. Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, (2006), 3rd Edi-tion, Building and Housing Research Center, Tehran, Iran (In Persian).
[17] Appendix 6 of standard No 2800. Seismic design and construction of architectural non-structural compo-nents, (2019), Road, Housing and Urban Development Research Center and Office of National codes and Building Control, Tehran, Iran (In Persian).
[18] Noorifard, A., & Tabeshpour, M. R. (2017). “Determining the Modulus of Elasticity of Infill Walls Constructed by Common Materials in Iran for Engineering Applications”, Research Bulletin of Seismology and Earthquake Engineering, 20 (1), 25-35 (In Persian).
[19] Standard No 2800. Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, (2015), 4th Edi-tion, Road, Housing and Urban Development Research Center, Tehran, Iran (In Persian).
[20] Tabeshpour, M. R., & Noorifard, A. (2016). “Comparing calculation methods of storey stiffness to control provision of soft storey in seismic codes”, Earthquakes and Structures, 11(1), 1-23.