21958

21958

توسعه منحني‌هاي شكنندگي براي سيستم‌هاي قاب خمشي فولادي مقاوم‌سازي شده با استفاده از ديوارهاي مركزگراي گهواره‌اي

كارشناسي ارشد

سازه

1399

1399/2/27

دكتر وحيد بروجرديان

عمران

سيستم هاي سنتي قاب خمشي فولادي از متداول ترين سيستم هاي مقاوم در برابر نيروهاي جانبي مي باشند. يكي از رايج ترين معضلاتي كه در اين سيستم ها وجود دارد، تشكيل مكانيسم طبقه نرم مي باشد. اين تحقيق به بررسي عملكرد لرزه اي قاب هاي خمشي فولادي بهسازي شده توسط ديوار هاي مركزگراي گهواره اي مي پردازد. سيستم گهواره اي يك روش براي محدود نمودن تغيير مكان هاي جانبي و نيرو هاي لرزه اي وارده به سازه مي باشد. اين سيستم معمولا به صورت يك ديوار برشي بتني اجرا مي شود كه عدم اتصال آن با تكيه گاه اين اجازه را به ديوار مي دهد كه به راحتي در تراز پايه حركت گهواره اي انجام دهد. نتايج تحقيقات نشان مي دهد استفاده از اين ديوار هاي گهوار ه اي باعث كاهش و توزيع يكنواخت تغيير مكان نسبي جانبي در طبقات مي شود و از تمركز دريفت در يك طبقه و تشكيل مكانيسم طبقه نرم جلوگيري مي كند. دراين تحقيق سعي شده است با يك مدلسازي دقيق، رفتار خطي و غير خطي ديوارهاي گهواره اي مورد مطالعه قرار گيرد. همچنين كابل هاي پس كشيده ي متصل به ديوار و اثر آن بر جابه جايي پسماند مورد بررسي قرار مي گيرد. در اين مدلسازي ها، ديوارهاي گهواره اي بتني با سختي ها و ارتفاع هاي متفاوت به ساختمان هاي 3طبقه ،6طبقه و 9 طبقه داراي سيستم قاب خمشي فولادي كه پايه هاي آنها مفصلي هستند متصل مي شوند. پس از تحليل ديناميكي افزايشي اين سازه ها تحت 14 ركورد و تهيه منحني هاي شكنندگي، احتمال خرابي اين سازه ها با احتمال خرابي قاب خمشي فولادي پايه گيردار و پايه مفصل بدون ديوار مورد مقايسه قرار گرفتند. همچنين تغيير مكان پسماند بام سازه ها و تلاش هاي داخلي مقاطع گهواره اي مورد مقايسه قرار گرفتند. به طور كلي نتايج به دست آمده در اين تحقيق به شرح زير مي باشد: 1- نتايج حاصل از مقايسه منحني هاي شكنندگي نشان مي دهد كه استفاده از ديوارهاي گهواره اي جهت بهسازي سازه هاي قاب خمشي كه در پايه هاي آن مفاصل پلاستيك تشكيل شده اند، احتمال شكست اين سازه ها را بخصوص در حالت Extensive و Complete، به مقدار قابل توجهي كاهش مي دهد. 2-هرچه سختي ديوارها بيشتر و ارتفاع آن ها بالاتر مي رود، شكل منحني هاي شكنندگي خوابيده تر مي شود. 3-در ساختمان هاي بلند مرتبه جهت كنترل تغيير مكان پسماند، بايد مقاومت بلند شوندگي ديوار هاي گهواره اي افزايش يابد. اين افزايش مقاومت به صورت افزايش مساحت كابل ها يا افزايش نيروي پس كشيدگي مي تواند صورت گيرد. 4-تلاش هاي داخلي ديوارهاي گهواره اي نشان مي دهد كه هرچه سختي ديوارها افزايش يابد، نيروها و لنگرهاي داخلي مقاطع گهواره اي نيز افزايش مي يابند. 5-هرچه ديوار ها در ارتفاع بيشتر امتداد يابند از نظر احتمال خرابي نتايج بهتري را به دست مي دهند اما بررسي تلاش هاي داخلي ديوار ها نشان مي دهد كه هرچه ارتفاع ديوار ها بالاتر مي رود اثر مود هاي بالاتر باعث مي شود تلاش هاي داخلي ديوار ها افزايش يابند. همچنين افزايش ارتفاع ديوار هاي گهواره اي صعوبت اجرايي اين ديوار ها را افزايش مي دهد. بنابرين در سازه هايي كه انتظار احتمال شكست بسيار پايين از آنها نداريم، ديوارهاي گهواره اي مي توانند در طبقات پايين قطع گردند و تا بام ساختمان ادامه نيابند.

1399/02/31

Developement of Fragility Cruves For Steel Moment Frames Rehabilitated With Rocking Core Systems

5/16/2020 12:00:00 AM

Traditional Steel Moment Frame systems are one of the most common seismic resisting systems. One of the most common problems in these systems is soft story mechanism. This research investigates seismic performance of rehabilitated with self centering rocking walls.Rocking systems are a method for decreasing lateral displacement and seisemic forces.This systems are usually implemented as concrete shear walls not connected in base that helps it to rock in base. Researches show that use of this rocking walls reduces story drifts, causes uniformity of story drifts and prevents soft story mechanism. In this research, an attempt has been made to study the linear and nonlinear behavior of rocking walls with a precise modeling. Also, the post- tensioned cables connected to the wall and its effect on the residual displacement are examined. In these models, concrete rocking walls with different stiffnesses and heights are connected to 3-story, 6-story and 9-story buildings with a steel moment frame system whose pinned in base. After IDA analysis of these structures under 14 records and preparing fragility curves, the probability of failure of these structures was compared with the probability of failure of the steel bending frame fixed and pinned in base without rocking wall. Also, the residual displacement of the roof and the internal forces of the rocking wall sections were compared. Eenentually, the results obtained in this study are as follows: 1- The results of comparing fragility curves show that the use of rocking walls to rehabilitate the pinned base moment frame structures Significantly reduces the failure probability of these structures, especially in Extensive and Complete failure level. 2-The higher the stiffness of the walls and the higher their height, the more the shape of the fragility curves becomes dormant. 3-In 6 and 9 storey buildings, in order to control the residual displacement, the secondary stiffness of the rocking walls should be at least more than 5% of the initial stiffness. 4-The internal forces of the rocking walls show that as the stiffness of the walls increases, the internal forces of the rocking sections also increase. 5-In 6- and 9-story buildings, the higher height of the walls, the better results in terms of the probability of failure, However, an examination of the internal forces of the walls shows that the higher the height of the walls, the higher the effect of the higher modes, and the greater the internal forces of the walls. Also, increasing the height of the rocking walls increases the implementation difficulty of these walls. Therefore, in structures where we do not expect a very low probability of failure, rocking walls can be cut on the lower floors and not continue till roof of the building.