ارزیابی عملکرد سیستم‌های ترکیبی با قاب خمشی و قاب با لینک برشی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 مرکز تحقیقات سازه و زلزله، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

قاب‌های خمشی در عین عملکرد مطلوب شکل‌پذیری، مشکلاتی مانند سختی پایین دارند، لذا طراحان سعی می‌کنند با کاهش طول دهانه‌ی قاب‌های خمشی، مقدار سختی را افزایش دهند. از طرفی آیین‌نامه‌ها، محدودیت کمینه‌یی برای نسبت طول دهانه به عمق آن برای قاب‌های خمشی در نظر گرفته‌اند. در نوشتار حاضر، با انجام مطالعات عددی، یک سیستم فولادی ترکیبی جذب‌کننده‌ی انرژی پیشنهاد شده است که در آن، علاوه بر دهانه‌یی با اتصال‌های صلب خمشی، از دهانه‌یی با لینک برشی در میانه‌ی تیر استفاده شده است. لینک برشی مذکور، محل تشکیل مفصل‌های خمیری را از دو انتهای تیر به میانه‌ی آن تغییر می‌دهد. در نتیجه، محدودیت آیین‌نامه‌یی پیش‌گفته را غیرضروری می‌سازد. پس از انجام صحت‌سنجی، چند سیستم لرزه‌بر جانبی در حالت‌های مختلف در نظر گرفته شده و با استفاده از روش اجزاء محدود ارزیابی شده‌اند. طبق نتایج به‌دست آمده، سیستمی که شامل دو دهانه با اتصال‌های صلب خمشی و رعایت ضوابط آیین‌نامه‌یی است، سختی کمینه و سیستمی که شامل دو دهانه با اتصال‌های صلب خمشی بدون رعایت ضوابط آیین‌نامه‌یی است، سختی بیشینه را در بین سیستم‌های ترکیبی نشان می‌دهند. علاوه بر مورد اخیر، طبق تحلیل عددی، کرنش در سیستم قاب دو دهانه‌یی با اتصال‌های صلب خمشی و نسبت عمق به دهانه‌ی چهار، حدوداً ۵۰\٪ بیش از سیستم ترکیبی شامل دهانه‌ی با لینک برشی و دهانه‌ی با اتصال‌های صلب خمشی است. نتایج به‌دست آمده، برتری عملکردی سیستم ترکیبی پیشنهادی را بر سیستم‌های متعارف نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

E‌V‌A‌L‌U‌A‌T‌I‌O‌N O‌F D‌U‌A‌L S‌Y‌S‌T‌E‌M‌S W‌I‌T‌H M‌O‌M‌E‌N‌T-R‌E‌S‌I‌S‌T‌I‌N‌G F‌R‌A‌M‌E A‌N‌D S‌H‌E‌A‌R L‌I‌N‌K F‌R‌A‌M‌E

نویسندگان [English]

  • F. Mahmoudi 1
  • A.R. Rahai 1
  • F. Hatami 2
1 F‌a‌c‌u‌l‌t‌y o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g A‌m‌i‌r‌k‌a‌b‌i‌r U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f T‌e‌c‌h‌n‌o‌l‌o‌g‌y
2 S‌t‌r‌u‌c‌u‌r‌a‌l a‌n‌d E‌a‌r‌t‌h‌q‌u‌a‌k‌e R‌e‌s‌e‌a‌r‌c‌h C‌e‌n‌t‌e‌r A‌m‌i‌r‌k‌a‌b‌i‌r U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f T‌e‌c‌h‌n‌o‌l‌o‌g‌y
چکیده [English]

This paper puts forward a new dual system to dissipate energy and presents its numerical studies. Though moment-resisting frames have a good ductility performance, they suffer low stiffness; as a matter of fact, engineers try to increase the stiffness by reducing the span length of these frames. On the other hand, in order to ensure the formation of plastic hinges at the two ends of the beam, the codes suggest a minimum limit for the clear span-to-depth ratio of such frames.
To solve this problem, this paper proposes a new dual system. The proposed dual system includes a moment resting frame and a frame with a replaceable beam with a smaller cross-section than that of the main beam which is placed at the mid-span of the beam designed to act as a shear fuse. This shifts the location of the plastic hinge from the ends of the beam to its middle since the shear fuse yields shear prior to the flexural yielding of the main beam. This dual system eliminates the need to comply with the rigorous limitation on the clear span to depth ratio of beam that is proposed by seismic design codes. Moreover, this system enjoys an increase in the amount of stiffness. It is worth mentioning that this dual system increases the resilience of the building as the shear fuse is readily replaceable after an earthquake. With verification of an experimental model, the finite element numerical models are produced. The ABAQUS numerical models show that the system which includes both moment-resisting frame and shear link frame function much better than the moment-resisting frame system. As a result, by enjoying this dual system as well as using the ductility of moment-resisting frames, the stiffness of the building does not decrease noticeably.

کلیدواژه‌ها [English]

  • M‌o‌m‌e‌n‌t r‌e‌s‌i‌s‌t‌i‌n‌g f‌r‌a‌m‌e
  • d‌u‌a‌l s‌y‌s‌t‌e‌m
  • s‌h‌e‌a‌r l‌i‌n‌k
  • l‌o‌w s‌p‌a‌n t‌o d‌e‌p‌t‌h r‌a‌t‌i‌o