22012

22012

بررسي اثر تعداد و طول لينك هاي ستون پيوندي بر رفتار لرزه اي قاب ستون پيوندي

كارشناسي ارشد

سازه

1398-99

1399/3/12

دكتر وحيد بروجرديان

عمران

اگرچه ساختمانهاي طراحي شده طبق آييننامه‌ها درسطح امنيت جاني براي استفاده كنندگان به خوبي عمل مي‌كنند، ولي سطح آسيب وارد شده به سازه ميتواند به حدي زياد باشد كه باعث غيرقابل استفاده شدن سازه و يا زياد شدن هزينههاي تعمير شود. براي بهبود اين وضعيت، سيستم نوين سازه اي در سال 2007 به نام سيستم سازه اي قاب ستون پيوندي (LCF) معرفي شد. اين سيستم سازه اي از دو بخش تشكيل شده است: 1) دو ستون كه در ارتفاع از طريق پيوندهاي قابل تعويض به هم متصل شده اند و 2) قاب خمشي ثانويه كه عمده وظيفه آن تحمل بار ثقلي است. وظيفه پيوندها (لينك ها) كه همانند فيوز عمل مي كنند، اين است كه در زمين لرزههاي متوسط و قوي، تغييرشكل داده و انرژي لرزه اي را جذب كنند و به اين وسيله از ساير اعضاي باربر در سازه محافظت نمايند. خصوصيت قابل تعويض بودن پيوندها در اين سيستم، قابليت بازگشت به سطح عملكرد سرويس دهي را فراهم ميكند. در اين تحقيق به بررسي اثر تعداد و طول لينك هاي ستون پيوندي بر رفتار لرزه اي قاب ستون پيوندي‌ پرداخته شد. به اين منظور، ساختمانهاي 3 ،6 و 9 طبقه داراي سيستم LCF با دو لينك و سه لينك در ارتفاع هر طبقه و نيز داراي طول‌هاي متفاوت لينك درنظر گرفته شدند. ابتدا ساختمانهاي مزبور در نرم افزار ETABS به صورت سه بعدي طراحي شدند و سپس قاب هاي حاوي سيستم LCF در نرم افزار OpenSEES به صورت دو بعدي مدلسازي شدند. اين قابها تحت اثر 20 ركورد زلزله شامل مؤلفههاي افقي و قائم و با دو نوع دور از گسل و نزديك به گسل مطابق آيين نامه FEMA p695 در دو سطح DBE و MCE مورد تحليل ديناميكي تاريخچه زماني قرار گرفتند. براي ارزيابي رفتار اين سيستم، جابجايي نسبي افقي، تلاش‌هاي اعضا و برش پايه در سيستم LCF و قاب خمشي مقايسه شد. براساس نتايج بدست آمده مي توان مشاهده كرد كه به طور كلي وزن سازه هاي ستون پيوندي كمتر از قاب خمشي ويژه است. بعلاوه، برش پايه براي سازههاي ستون پيوندي، مخصوصا داراي سه لينك، كمتر از سيستم قاب خمشي ويژه است كه اين امر باعث طراحي اقتصادي سازه و فونداسيون ميشود. به طور كلي، افزايش تعداد لينك باعث بهبود عملكرد اين سازه ها ميشود. كليه سازه هاي ستون پيوندي در سطح عملكرد امنيت جاني عمل ميكنند. براي سازه هاي 3 طبقه ستون پيوندي، بلندترين لينك با رفتار غالب برشي مناسب است و براي سازه هاي 6 و 9 طبقه، لينك هايي كه در محدوده خمشي عمل مي كنند مناسبتر هستند. زلزله هاي نزديك به گسل تأثير مخربتري بر سازه ها دارند و اضافه كردن زلزله قائم باعث افزايش نيروي محوري ستون ها مي شوند.

1399/03/16

Investigating the Effect of Number and Length of Links on the seismic behavior of the Linked-column frame system

6/1/2020 12:00:00 AM

Although code design buildings are expected to perform seismically well in terms of safety, the amount of structural damage can be such that it leads to an irreparable building or requires a high cost to repair. To improve this situation, a new structural system was introduced in 2007 called Linked Column Frame system (LCF). This structural system consists of two parts: 1) two columns connected in height by replaceable links, and 2) the secondary moment frame which carries the gravity loads. The function of the links, which act as fuses, is to deform during the moderate and strong intensity earthquakes to absorb the seismic energy and to protect other load-bearing members in the structure. The interchangeability of the links in this system provides the ability to return to the level of service performance. In this study, the effect of the number and length of links on the seismic behavior of LCF system is investigated. For this purpose, 3, 6 and 9 storey buildings with LCF system with two links and three links in the height of each floor and also with different lengths of links were considered. First, these buildings were designed in 3D in ETABS software, and then the frames with LCF system in OpenSEES software were modeled in two dimensions. Under the influence of 20 earthquake records, including horizontal and vertical components, with two types of far-field and near field, these frames were dynamically analyzed according to FEMA p695 regulations at both DBE and MCE levels. To evaluate the behavior of this system, the drift values, the internal forces of the members and the base shear were compad to the ones in moment frame system. Based on the results, it can be seen that in general, the weight of the LCF system is less than the special moment frame system. Furthermore, the base shear in LCF system, especially with three links, is less than the special moment frame system which results in economic design of the structure and foundation. Generally, increasing the number of links improves the performance of these structures. All the linked coulmn frame structures operate at the level of life safety performance. For 3-story structures, the longest shear link, and for 6- and 9-story structures, the links operating in the moment range are more appropriate. Near-field earthquakes have more destructive effect on structures, and the addition of a vertical earthquake increases the axial force of the columns.