20894

۲۰۸۹۴

بررسي گسيختگي پيشرونده ناشي از خرابي موضعي قاب هاي با مهاربندي هم محور(CBF)

كارشناسي ارشد

سازه

۱۳۹۴

۱۳۹۸/۴/۱۷

دكتر محسنعلي شايانفر

عمران

سازه ها با توجه به فلسفه طراحي لرزه اي در زلزله هاي شديد وارد محدوده غير خطي خواهند شد.در محدوده غير خطي،شكل پذيري سازه نقش تعيين كننده اي در رفتاره لرزه اي آن دارد.بنابراين در طراحي سازه ها علاوه بر رعايت ملزومات آيين نامه ها كه تضمين كننده مقاومت وسختي مي باشند،بايستي توجه كافي به شكل پذيري آنهامعطوف داشت.نتايج تحقيقات بيانگررفتار نامناسب قابهاي مهاربندي شده ضربدري در زلزله مي باشد.اين قابها داراي رفتار چرخه اي كاهنده(بد مقاومت)وسختي اوليه بالامي باشد وپس از ورود به حوزه غير خطي رفتار دچار افت شديد سختي مي گردند.بنابراين مساله خرابي(فروپاشي) پيشرونده اعضاي مهاربند دراين سازه ها بيشترحائز اهميت مي باشد.بااعمال نيروهاي شديد زلزله،اعضاي باربر جانبي سازه قاب مهاربندي شده به صورت متوالي وارد محدوده غير خطي شده واين روند ممكن است تا ناپايداري كل سازه ادامه يابد.از طرفي باعلم به اينكه نيروهاي زلزله به صورت ناگهاني به سازه اعمال مي شوند، ممكن است در هريك از اعضاي مهاربندي خرابي موضعي به بوجود آيد.در اثر اين خرابي موضعي،بدون اينكه افزايشي در بارهاي خارجي وارده پيش آيد،باز توزيعي در نيروهاي داخلي سازه پديد مي آيد وسايراعضا تحت اثر نيروهاي اضافي قرار مي گيرند.در اثر اين نيروهاي اضافي ممكن است در يك عضوياتعداد بيشتري از اعضا نيز مفاصل پلاستيك ايجاد گردد.بدين ترتيب روندتشكيل مفاصل پلاستيك در سازه سرعت گرفته ومنجربه كاهش بار نهايي قابل تحمل توسط سيستم شدهودر نهايت موجب كاهش شكل پذيري سازه ميگردد.در اين تحقيق ابتدا به كمك روش عناصرمحدودABAQUS،رفتار كمانشي اعضاي مهار بند فشاري در حالتهاي مختلف كمانش،تعيين ومورد بررسي قرارگرفته است.سپس با استفاده از تحليل استاتيكي غير خطي بار فزاينده (push over)به كمك نرم افزار ETABS،به بررسي رفتار لرزه اي قابهاي مهار بندي شده ضربدري پرداخته شده است.تاثيرپارامترهايي از قبيل نوع كمانش اعضاي مهاربند،حذف اعضا از سيستم سازه،ناكاملي هندسي،تعداد طبقات ونوع سيستم قاب ساختماني،بر رفتار لرزه اي مدلها مورد مطالعه قرار گرفته است.نتايج بيانكر اين هستندكه:1- نتايج حاصل از تحليل كمانش وپس كمانشي نيم رخ هاي اين تحقيق بيانگر اين واقعيت مي باشند كه با كاهش ضريب طول موثر اعضا، بار كمانشي آنها به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد اما با نزديك شدن لاغري اعضا به محدوده‌ي لاغري هاي متوسط، مقدار سختي پس كمانشي منفي اعضا افزايش يافته و اعضاي فشاري رفتار ترد خواهند داشت. 2-با افزايش مقدار ناكاملي هندسي اعضاي مهاربند در قابهاي ساده، نيروي برشي اولين مفصل پلاستيك (خرابي اوليه) در تراز بار كمتري اتفاق افتاده است. در ناكاملي هاي هندسي بزرگ، رفتار سازه متاثر از ميزان ناكاملي هندسي اعضاي مهاربند نمي باشند. -3در تحليل استاتيكي غير خطي استفاده از توزيع نوع اول سبب برآوردظرفيت كمتردر سازه خواهد شد.اين توزيع غير يكنواخت بوده وبالاي سازه را بيشتر تحت تاثير قرار مي دهدبنابراين سازه بطور غير يكنواخت وارد ناحيه غير خطي شده ونمي تواند به خوبي از كل ظرفيت خود استفاده نمايد.برنامه جهت برابري ظرفيت برآورده شده با نياز لرزه اي سازه را به ميزان بيشتري هل داده كه اين مسئله سبب تغيير مكان هدف بزرگتر بلاخص در سازه هاي بلند نسبت به توزيع نوع دوم خواهد شد.همچنين توزيع بار نوع دوم قادر است ظرفيت سازه را به مقدار بيشتري برآوردنمايداين موضوع به دليل توزيع بار افزايشي يكنواخت بر سازه روي مي دهدبه عبارتي تعداد بيشتري از اعضاي سازه اي وارد محدوده پلاستيك شده وظرفيت سازه نسبت به توزيع اول بيشتر برآورد مي شود. 4 -در مدل هايي كه ضريب طول موثركمانش اعضاي مهاربند آنها كوچكتر مي باشد، به دليل ظرفيت فشاري زياد اعضاي مهاربند، سازه خرابي موضعي ناشي از حذف عضو را تحمل كرده و در تغيير مكان بيشتري به فروپاشي ميرسد. به عبارت ديگر با كاهش ضريب طول موثر اعضاي مهاربند، مقاومت سازه در برابر حذف اعضا از سيستم، افزايش مي يابد. واژه‌هاي كليدي:گسيختگي(فروپاشي) پيشرونده، قابهاي مهاربندي شده ضربدري،خرابي موضعي، تحليل استاتيكي غير خطي بار فزاينده(push over)، توزيع بار جانبي،شكل پذيري، ناكاملي هندسي

1398/05/02

Evaluation of Progressive Failure Due to Local Failure In Concentrically Braced Frames(CBF)

7/8/2019 12:00:00 AM

Structures according to seismic designing philosophy in severe earthquake will be entered to non-linear range. In non-linear range structure shape capability or deformation has main and determinant role in seismic behavior. So in structures designing, we must be respect regulation requirements which they guarantee resistance and rigidity and also we must sufficient pay attention to their shape capability or deformation. Studies results show crossed bracing frames improper behavior in earthquake. These frames have reduced cyclic behavior (bad resistance) and high primitive rigidity and they cause to severe rigidity loss after entering to non-linear range.Therefore,progressive failur(destruction)of bracing members are important in mentioned structures. By inserting earthquake severe forces, lateral load members in bracing frame structure are entered to non-linear range frequently and this event cause to structure total instability. Also earthquake forces are inserted to structure harsh and it may generate local destruction in bracing members. At the result of local destruction and without entered external loads increasing ; additional forces may be generate more members in plastic hinges. Plastic hinges creating pattern in structure was speed up and it causes to reduce ultimate and resistance load through system and at last it causes to structure deformity reduction. In current study, at first we investigate and determine ABAQUS finite elements and pressure brace buckling member’s behavior in different states. By using push over non-linear static analysis with ETABS software , we investigated crossed bracing frames seismic behavior. Parameters effect such as brace members buckling, members removing from structure system, geometry imperfection, stories number, building frame system type and models seismic behavior were studied. Results showed that : 1. Results of profile buckling and post- buckling analysis in current study show that , reducing members effective length coefficient cause to significant increasing of buckling load, but closing to members slink in middle range , members negative post-buckling rigidity amount will increase and pressure members will have brittle behavior. 2.Increasing brace members geometry imperfection in simple frames cause to creating low the first and primitive shearing force in plastic hinge destruction for less load balance. In large geometry imperfection cases ; structure behavior is not effected from brace members. 3.In non-linear statics analysis, using the first type distribution cause to lower capacity estimation in structure. This distribution is non-steady and it effects on structure upper part. So, mentioned structure enters to non-linear region with non-steady form and it can’t use total capacity. A plan was estimated to capacity equal according to structure seismic requirement and more pull amount and it will cause to larger certain l=places change specially in tall buildings against the second distribution type. The second distribution type can estimate structure capacity with high amount and this subject is happened with the reason of load distribution steady increasing on structure. In the other word, more numbers of structure members enter plastics range and structure capacity is estimated more than the first second distribution type. 4.In models with lower amount of braced members buckling effective length coefficient; high pressure capacity of braced members causes to local destruction and it resistant member removing and also it reaches to more placement changing of failur. So, braced members buckling effective length coefficient reducing cause to increasing structure resistance against system members removing. Keywords: Progressive failur (destruction), Concentrically braced frames, Local failure, Static nonlinear incremental analysis (push over), Lteral load distribution, Deformity, Geometry imperfection