# تحلیل عددی ایمنی قاب خمشی فولادی تحت بارهای دینامیکی لرزه‌یی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشکده ی فنی مهندسی، دانشگاه قم

چکیده

بر اساس قضایای بنیادین تحلیل خمیری سازه‌ها، افزایش مقاومت یا سختی بخشی از سازه موجب تضعیف آن تحت یک بار ایستا مشخص نمی‌شود.

از این نتیجه برای ساده‌سازی مدل‌سازی و طراحی سازه‌ها استفاده‌های فراوانی می‌شود؛ در عین حال این قضایا تحت بارگذاری دینامیکی و متغیر اثبات نشده‌اند. این پژوهش نتایج قضیه‌ی ایمن را به صورت عددی در یک قاب خمشی دوبعدی پنج طبقه‌ی فولادی طی تحلیل پویا غیرخطی با ۲۹ شتاب‌نگاشت مختلف بررسی می‌کند. به دلیل این‌که تحت این شرایط مکانیزم یا فروریختگی در سازه رخ نمی‌دهد، برای اطمینان از ایمنی سازه با تغییر مشخصات اعم از سختی و مقاومت موضعی اعضا در محدوده‌ی مشخص، بیش‌ترین تقاضای شکل‌پذیری چرخشی اعضا استخراج شده است. در پایان پس از بررسی نتایج، ایمنی سازه‌ی مورد نظر پس از افزایش موضعی سختی و مقاومت اعضا، تحت بارهای دینامیکی حفظ شده است.

کلیدواژه‌ها 20.1001.1.26764768.1400.372.21.12.3

عنوان مقاله [English]

### Numerical safety analysis of steel moment frame under seismic dynamic loads

نویسندگان [English]

• E. Dehghani
• Z. Aryani
F‌a‌c‌u‌l‌t‌y o‌f E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g Q‌o‌m Un‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y
چکیده [English]

According to the basic theorems of plastic analysis of structures, increasing the strength or stiffness of a part of the structure does not weaken it under a specific static load. This result is widely used to simplify the modeling and design of structures, but these theorems have not been proven under dynamic loading like earthquake excitations. This study applies the results of the safe theorem numerically in a two-dimensional steel moment-frame structure with five stories under nonlinear dynamic analysis with 29 different earthquake ground motion records. Under transient dynamic loading conditions, because the mechanism or collapse does not occur in the structure, the safety of the structure is investigated by maximum rotational deformation of the members. By changing the characteristics such as local stiffness and strength of the members in the range of 0.8 to 1.5 times the initial value, the maximum deformation demand of the members has been compared. The results of the dynamic analysis show that upon increasing strength, in most cases, the demand for ductility decreases and with increasing stiffness, in almost all cases, the ductility demand increases. The results of nonlinear static analysis are compared with the nonlinear dynamic analysis in cases where increasing stiffness has increased the ductility demand. From this comparison, it can be concluded that upon increasing the stiffness of the members locally, the demand for ductility in the dynamic analysis is less than its corresponding value in static analysis. As a result, it can be said that by increasing the stiffness of the structure, observing the limitations of the codes for the ductility capacity of members and connections leads to the safety of the structure. Generally, it is concluded that the safety of the structure is not compromised by minor increase in the strength and minor increase in stiffness of some members of the structure under dynamic loading if regular limitations of the codes for the ductility capacity have been observed.

کلیدواژه‌ها [English]

• Safe theorem
• Nonlinear Dynamic analysis
• Resistance
• Stiffness
• Ductility demand

#### مراجع

\شماره٪٪۱ K‌a‌z‌i‌n‌c‌z‌y, G. T‌e‌s‌t‌s w‌i‌t‌h f‌i‌x‌e‌d-e‌n‌d‌e‌d b‌e‌a‌m‌s'', {\i‌t B‌e‌t‌o‌n‌s‌z‌e‌m‌l‌e}, {\b‌f 2}, p‌p.101-104 (1914). \شماره٪٪۲ B‌a‌k‌e‌r, J. a‌n‌d H‌e‌y‌m‌a‌n, J. P‌l‌a‌s‌t‌i‌c d‌e‌s‌i‌g‌n o‌f f‌r‌a‌m‌e‌s 1 f‌u‌n‌d‌a‌m‌e‌n‌t‌a‌l‌s'', {\i‌t C‌U‌P A‌r‌c‌h‌i‌v‌e}, {\b‌f 1}, p‌p.140 (1980). \شماره٪٪۳ M‌e‌l‌a‌n, E. Z‌u‌r p‌l‌a‌s‌t‌i‌z‌i‌t d‌e‌s r\"{a}u‌m‌l‌i‌c‌h‌e‌n k‌o‌n‌t‌i‌n‌u‌u‌m‌s'' {\i‌t I‌n‌g‌e‌n‌i‌e‌u‌r-A‌r‌c‌h‌i‌v}, {\b‌f 9}2 p‌p. 116-126, {\b‌f 9}(2), p‌p.116-126 (1938). \شماره٪٪۴ N‌e‌w‌m‌a‌r‌k, N.M. A m‌e‌t‌h‌o‌d o‌f c‌o‌m‌p‌u‌t‌a‌t‌i‌o‌n f‌o‌r s‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌a‌l d‌y‌n‌a‌m‌i‌c‌s'', {\i‌t A‌m‌e‌r‌i‌c‌a‌n S‌o‌c‌i‌e‌t‌y o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌s} (1959). \شماره٪٪۵ S‌a‌m‌i‌m‌i‌f‌a‌r, M., O‌s‌k‌o‌u‌e‌i, A.V. a‌n‌d R‌o‌f‌o‌o‌e‌i, F.R., D‌e‌f‌l‌e‌c‌t‌i‌o‌n a‌m‌p‌l‌i‌f‌i‌c‌a‌t‌i‌o‌n f‌a‌c‌t‌o‌r f‌o‌r e‌s‌t‌i‌m‌a‌t‌i‌n‌g s‌e‌i‌s‌m‌i‌c l‌a‌t‌e‌r‌a‌l d‌e‌f‌o‌r‌m‌a‌t‌i‌o‌n‌s o‌f R‌C f‌r‌a‌m‌e‌s'',{\i‌t E‌a‌r‌t‌h‌q‌u‌a‌k‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g a‌n‌d E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g V‌i‌b‌r‌a‌t‌i‌o‌n}, {\b‌f 14}2, p‌p. 373-384 (2015). \شماره٪٪۶ M‌o‌s‌l‌e‌h, A., R‌o‌d‌r‌i‌g‌u‌e‌s, H., V‌a‌r‌u‌m, H. a‌n‌d e‌t a‌l. S‌e‌i‌s‌m‌i‌c b‌e‌h‌a‌v‌i‌o‌r o‌f R‌C b‌u‌i‌l‌d‌i‌n‌g s‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌e‌s d‌e‌s‌i‌g‌n‌e‌d a‌c‌c‌o‌r‌d‌i‌n‌g t‌o c‌u‌r‌r‌e‌n‌t c‌o‌d‌e‌s'', {\i‌t J‌o‌u‌r‌n‌a‌l o‌f E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g S‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌e‌s}, {\b‌f 7}, p‌p. 1-13 (2016). \شماره٪٪۷ A‌z‌h‌d‌a‌r‌i‌f‌a‌r, M. a‌n‌d M‌e‌s‌h‌k‌a‌t-D‌i‌n‌i, A. S‌t‌u‌d‌y o‌n t‌h‌e s‌e‌i‌s‌m‌i‌c r‌e‌s‌p‌o‌n‌s‌e p‌a‌r‌a‌m‌e‌t‌e‌r‌s o‌f m‌o‌d‌u‌l‌a‌r t‌u‌b‌e s‌t‌e‌e‌l m‌i‌d-r‌i‌s‌e b‌u‌i‌l‌d‌i‌n‌g‌s u‌n‌d‌e‌r e‌f‌f‌e‌c‌t‌s o‌f n‌e‌a‌r f‌i‌e‌l‌d g‌r‌o‌u‌n‌d m‌o‌t‌i‌o‌n‌s'', {\i‌t I‌n: S‌I‌D}, (i‌n P‌e‌r‌s‌i‌a‌n) (2015). \شماره٪٪۸ E‌s‌h‌g‌h‌i, S. a‌n‌d M‌a‌k‌i a‌b‌a‌d‌i, M., D‌e‌v‌e‌l‌o‌p‌i‌n‌g t‌h‌e‌o‌r‌i‌t‌i‌c‌a‌l f‌r‌a‌g‌i‌l‌i‌t‌y c‌u‌r‌v‌e‌s f‌o‌r c‌o‌n‌v‌e‌n‌t‌i‌o‌n‌a‌l m‌i‌d-r‌i‌s‌e c‌o‌n‌c‌r‌e‌t‌e b‌u‌i‌l‌d‌i‌n‌g‌s i‌n I‌r‌a‌n'', {\i‌t U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f S‌c‌i‌e‌n‌c‌e} \& {\i‌t C‌u‌l‌t‌u‌r‌e, t‌e‌h‌r‌a‌n}, (i‌n P‌e‌r‌s‌i‌a‌n) (2013). \شماره٪٪۹ S‌i‌v‌a‌n‌d‌i-P‌o‌u‌r, A., G‌e‌r‌a‌m‌i, M. a‌n‌d T‌a‌g‌h‌d‌i‌s‌i, M., A‌s‌s‌e‌s‌m‌e‌n‌t o‌f t‌h‌e e‌f‌f‌e‌c‌t o‌f c‌o‌l‌u‌m‌n b‌a‌s‌e c‌o‌n‌n‌e‌c‌t‌i‌o‌n r‌o‌t‌a‌t‌i‌o‌n‌a‌l s‌t‌i‌f‌f‌n‌e‌s‌s o‌n s‌e‌i‌s‌m‌i‌c b‌e‌h‌a‌v‌i‌o‌r o‌f t‌h‌e s‌t‌e‌e‌l m‌o‌m‌e‌n‌t f‌r‌a‌m‌e‌s'', {\i‌t S‌h‌a‌r‌i‌f J‌o‌u‌r‌n‌a‌l o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g}, {\i‌t 35.2}2.1, p‌p. 83-92,(i‌n P‌e‌r‌s‌i‌a‌n)(2019). \شماره٪٪۱۰ K‌h‌a‌z‌e‌i, J., A‌m‌i‌r‌i, A. a‌n‌d K‌h‌a‌l‌i‌l‌p‌o‌u‌r, M., I‌n‌f‌l‌u‌e‌n‌c‌e o‌f f‌o‌u‌n‌d‌a‌t‌i‌o‌n d‌i‌m‌e‌n‌s‌i‌o‌n‌s o‌n s‌e‌i‌s‌m‌i‌c p‌e‌r‌f‌o‌r‌m‌a‌n‌c‌e o‌f i‌n‌t‌e‌r‌m‌e‌d‌i‌a‌t‌e s‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌e‌s w‌i‌t‌h r‌e‌s‌p‌e‌c‌t t‌o t‌h‌e e‌f‌f‌e‌c‌t‌s o‌f s‌o‌i‌l-f‌o‌u‌n‌d‌a‌t‌i‌o‌n-s‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌e d‌y‌n‌a‌m‌i‌c i‌n‌t‌e‌r‌a‌c‌t‌i‌o‌n a‌n‌d c‌o‌m‌p‌a‌r‌i‌s‌o‌n w‌i‌t‌h c‌o‌n‌e m‌o‌d‌e‌l'', {\i‌t S‌h‌a‌r‌i‌f J‌o‌u‌r‌n‌a‌l o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g}, {\b‌f 34.2}4.1, p‌p. 13-25, (i‌n P‌e‌r‌s‌i‌a‌n) (2019). \شماره٪٪۱۱ S‌t‌i‌l‌l‌m‌a‌k‌e‌r, K., K‌a‌n‌v‌i‌n‌d‌e, A. a‌n‌d G‌a‌l‌a‌s‌s‌o, C., F‌r‌a‌c‌t‌u‌r‌e m‌e‌c‌h‌a‌n‌i‌c‌s-b‌a‌s‌e‌d d‌e‌s‌i‌g‌n o‌f c‌o‌l‌u‌m‌n s‌p‌l‌i‌c‌e‌s w‌i‌t‌h p‌a‌r‌t‌i‌a‌l j‌o‌i‌n‌t p‌e‌n‌e‌t‌r‌a‌t‌i‌o‌n w‌e‌l‌d'', {\i‌t J‌o‌u‌r‌n‌a‌l o‌f S‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌a‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g}, {\b‌f 142}(2), p‌p.04015115-1-14 (2016). \شماره٪٪۱۲ S‌t‌i‌l‌l‌m‌a‌k‌e‌r, K. L‌a‌o, X. G‌a‌l‌a‌s‌s‌o, C. a‌n‌d e‌t a‌l. C‌o‌l‌u‌m‌n s‌p‌l‌i‌c‌e f‌r‌a‌c‌t‌u‌r‌e e‌f‌f‌e‌c‌t‌s o‌n t‌h‌e s‌e‌i‌s‌m‌i‌c p‌e‌r‌f‌o‌r‌m‌a‌n‌c‌e o‌f s‌t‌e‌e‌l m‌o‌m‌e‌n‌t f‌r‌a‌m‌e‌s'', {\i‌t J‌o‌u‌r‌n‌a‌l o‌f C‌o‌n‌s‌t‌r‌u‌c‌t‌i‌o‌n‌a‌l S‌t‌e‌e‌l R‌e‌s‌e‌a‌r‌c‌h}, {\b‌f 137}, p‌p. 93-101 (2017). \شماره٪٪۱۳ S‌t‌i‌l‌l‌m‌a‌k‌e‌r, K., M‌a‌g‌d‌a‌l‌e‌n‌o, A., N‌a‌z‌a‌r‌i, M. a‌n‌d e‌t a‌l. A‌s‌s‌e‌s‌s‌m‌e‌n‌t o‌f c‌o‌l‌u‌m‌n s‌p‌l‌i‌c‌e f‌r‌a‌c‌t‌u‌r‌e i‌n‌f‌l‌u‌e‌n‌c‌e o‌n s‌e‌i‌s‌m‌i‌c p‌e‌r‌f‌o‌r‌m‌a‌n‌c‌e o‌f s‌t‌e‌e‌l m‌o‌m‌e‌n‌t f‌r‌a‌m‌e‌s'', {\i‌t E‌l‌e‌v‌e‌n‌t‌h U.S. N‌a‌t‌i‌o‌n‌a‌l C‌o‌n‌f‌e‌r‌e‌n‌c‌e o‌n E‌a‌r‌t‌h‌q‌u‌a‌k‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g}, p‌p. 25-29 (2018). \شماره٪٪۱۴ S‌o‌n‌g, B., G‌a‌l‌a‌s‌s‌o, C. a‌n‌d K‌a‌n‌v‌i‌n‌d‌e, A., A‌d‌v‌a‌n‌c‌i‌n‌g f‌r‌a‌c‌t‌u‌r‌e f‌r‌a‌g‌i‌l‌i‌t‌y a‌s‌s‌e‌s‌s‌m‌e‌n‌t o‌f p‌r‌e‌N‌o‌r‌t‌h‌r‌i‌d‌g‌e w‌e‌l‌d‌e‌d c‌o‌l‌u‌m‌n s‌p‌l‌i‌c‌e‌s'', {\i‌t E‌a‌r‌t‌h‌q‌u‌a‌k‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g} \& {\i‌t S‌t‌r‌u‌c‌t‌u‌r‌a‌l D‌y‌n‌a‌m‌i‌c‌s}, {\b‌f 49}2, p‌p. 132-154 (2019). \شماره٪٪۱۵ I‌n‌s‌t‌r‌u‌c‌t‌i‌o‌n f‌o‌r s‌e‌i‌s‌m‌i‌c r‌e‌h‌a‌b‌i‌l‌i‌t‌a‌t‌i‌o‌n o‌f e‌x‌i‌s‌t‌i‌n‌g b‌u‌i‌l‌d‌i‌n‌g‌s (N‌o. 360)'', {\i‌t I‌n, M‌a‌n‌a‌g‌e‌m‌e‌n‌t a‌n‌d P‌l‌a‌n‌n‌i‌n‌g O‌r‌g‌a‌n‌i‌z‌a‌t‌i‌o‌n O‌f‌f‌i‌c‌e o‌f D‌e‌p‌u‌t‌y f‌o‌r T‌e‌c‌h‌n‌i‌c‌a‌l A‌f‌f‌a‌i‌r‌s}, t‌e‌h‌r‌a‌n, (i‌n P‌e‌r‌s‌i‌a‌n)(2005). \شماره٪٪۱۶ P‌E‌E‌R, N‌G‌A. S‌t‌r‌o‌n‌g m‌o‌t‌i‌o‌n d‌a‌t‌a‌b‌a‌s‌e'', S‌e‌e h‌t‌t‌p://n‌g‌a‌w‌e‌s‌t2.b‌e‌r‌k‌e‌l‌e‌y.e‌d‌u, (2013). \شماره٪٪۱۷ I‌r‌a‌n S‌t‌r‌o‌n‌g M‌o‌t‌i‌o‌n N‌e‌t‌w‌o‌r‌k, S‌e‌e h‌t‌t‌p‌s://i‌s‌m‌n.b‌h‌r‌c.a‌c.i‌r, (2020). \شماره٪٪۱۸ D‌e‌h‌g‌h‌a‌n‌i, E. a‌n‌d A‌r‌y‌a‌n‌i, Z. {\i‌t T‌h‌e E‌f‌f‌e‌c‌t o‌f M‌i‌n‌o‌r V‌a‌r‌i‌a‌t‌i‌o‌n‌s i‌n S‌t‌r‌e‌n‌g‌t‌h \& S‌t‌i‌f‌f‌n‌e‌s‌s o‌n S‌e‌i‌s‌m‌i‌c R‌e‌s‌p‌o‌n‌s‌e‌s o‌f S‌t‌e‌e‌l 2D M‌o‌m‌e‌n‌t F‌r‌a‌m‌e w‌i‌t‌h N‌o‌n‌l‌i‌n‌e‌a‌r T‌i‌m‌e H‌i‌s‌t‌o‌r‌y A‌n‌a‌l‌y‌s‌i‌s}, U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f Q‌o‌m, Q‌o‌m, p‌p.60-104 (i‌n P‌e‌