پيشنهاد ضرايب طراحي لرزه‌اي براي قاب فولادي مهاربندي داراي حركت گهواره‌اي

Proposal for seismic design coefficients for rocking steel braced frame

سيستم قاب فولادي مهاربندي مركزگرا با قابليت بركنش كنترل شده توانايي كاهش خسارت لرزه‌اي از طريق هدايت آسيب به المان‌هاي ميراگر قابل تعويض دارد. اين مقاله به پيشنهاد ضرايب طراحي لرزه‌اي شامل ضرايب كاهش پاسخ، اضافه مقاومت و شكل پذيري براي قا‌ب‌هاي فولادي مركزگرا داراي حركت گهواره‌اي كنترل شده مي‌پردازد. بدين منظور، ابتدا دوازده نمونه سيستم مركزگرا متفاوت از نظر تعداد طبقات، محل قرارگيري قاب مهاربندي در پلان سازه و نوع خطر لرزه‌اي ساختگاه طراحي مي‌گردد. مدل غير خطي قاب داراي بركنش در نرم افزار اپنسيز به منظور شبيه‌سازي ايجاد مكانيرم در قاب و توالي خسارت در اجزاي آن (كابل پس كشيده و ميراگرهاي جاري شونده قابل تعويض) توسعه داده شده است. ضرايب اضافه مقاومت و شكل پذيري سيستم قاب مركزگرا با استفاده از تحليل استاتيكي غيرخطي تعيين مي‌گردد. همچنين تحليل‌هاي ديناميكي فزاينده غيرخطي براي دستيابي به منحني‌هاي شكنندگي حالت حدي فروريزش قاب‌هاي مورد مطالعه انجام مي‌گيرد. با درنظرگيري عدم قطعيت موجود و اثر شكل طيفي، منحني‌هاي شكنندگي اصلاح مي‌گردد. با استفاده از منحني‌هاي شكنندگي اصلاح شده بدست آمده، ضريب كاهش پاسخ پيشنهادي براي سيستم فولادي مركزگرا با مقايسه نسبت حاشيه فروريزش تنظيم شده با معيارهاي پذيرش ارزيابي مي‌گردد. در انتها تاثير پارامترهاي مدل‌سازي و لرزه‌اي بر احتمال فروريزش سيستم بررسي مي‌گردد. نتايج حاكي از آن است كه قاب‌هاي كنترل شده مركزگرا معيارهاي پذيرش را تامين مي‌نمايد و طراحي اين سيستم با ضرايب پيشنهادي حاشيه ايمني كافي را در برابر فروريزش فراهم مي‌آورد.

Rocking steel braced frames are capable of reducing seismic damage through directing damage in energy dissipation elements. This paper quantifies seismic design factors for the controlled rocking self-centering braced frame including response modification, over-strength, and ductility parameters through probabilistic safety assessment methodology. For this purpose, twelve self-centering braced frames differ from the number of stories, plan location, and site class is designed. A nonlinear model is developed for the rocking braced steel frame in Opensees software to simulate the degrading and collapse of the frame and its components (post-tensioning strands and yielding replaceable damper). Over-strength and ductility factors of self-centering systems are determined using nonlinear static analysis. The incremental dynamic analysis is conducted to obtain collapse limit state fragility curves of self-centering frames. Considering total uncertainty and effects of spectral shape, the fragility curves are modified. Through modified fragility curves, proposed response modification factor is verified by comparing the adjusted collapse margin ratio with its acceptance criteria. Finally, the effects of modeling and seismic parameters on the collapse probability of the system are examined. Results indicate that controlled rocking systems are satisfied acceptance criteria and the design of the system with the proposed coefficients provide sufficient safety margin against collapse..