توسعه منحني شكنندگي لرزه اي قاب هاي داراي مهاربند كمانش‌تاب مجهز به مصالح هوشمند تحت توالي زلزله اصلي و پس لرزه

Seismic Fragility Curve Development of Frames with BRB’s Equipped with Smart Materials subjected to Mainshock-Aftershock Ground Motion

قاب‌هاي داراي مهاربند كمانش‌تاب (BRB)، شكل‌پذيري و ظرفيت استهلاك انرژي مطلوبي دارند اما اين مهاربندها با توجه به عدم كمانش در برابر فشار، داراي تغييرشكل‌هاي پسماند مي‌باشند. ازاين‌رو استفاده از آلياژ حافظه‌دار شكلي (SMA) در قاب‌هاي مذكور به‌منظور كاهش آسيب‌پذيري لرزه‌اي مرتبط با جابجايي ماندگار مؤثر مي‌باشد. اين آلياژها بدون نياز به تعويض پس از وقوع زلزله و توانايي تغييرشكل‌هاي زياد و برگشت‌پذيري به حالت اوليه خود شناخته مي‌شوند. تحليل‌ شكنندگي لرزه‌اي يكي از مهم‌ترين روش‌ها در طراحي بر مبناي عملكرد مي‌باشد كه منجر به توسعه‌ي منحني‌هاي شكنندگي مي‌گردند. منحني‌ شكنندگي ابزاري توانمند براي ارزيابي احتمالاتي آسيب‌پذيري لرزه‌اي سازه‌ها به شمار مي‌رود. در اين مقاله، رفتار لرزه‌اي قاب‌هاي مجهز به مهاربند كمانش‌تاب و تأثير اضافه كردن آلياژ حافظه‌دار شكلي موردمطالعه قرار گرفته‌است. بدين منظور سه قاب‌ دوبعدي با تعداد طبقات 3‌، 6 و 9 در‌ نرم-افزارOpenSees در نظر گرفته‌شده است. عملكرد قاب‌هاي داراي مهاربندهاي كمانش تاب در دو حالت با و بدون آلياژهاي حافظه‌دار شكلي با استفاده از تحليل‌هاي ديناميكي غيرخطي تاريخچه زماني بررسي‌شده است. براي توسعه‌ي منحني‌هاي شكنندگي از 7 شتاب‌نگاشت تكان قوي شامل زلزله‌ي اصلي و پس‌لرز‌ه‌هاي متوالي استفاده‌شده است. با تعريف سه سطح عملكردي استفاده بي‌وقفه‌ (IO)، ايمني جاني (LS) و آستانه‌ي فروريزش (CP) و بر اساس حداكثر تغييرشكلِ نسبي ميان طبقه‌اي و حداكثر برش پايه، مقادير توابع احتمال فرا گذشت از سطوح عملكردي محاسبه‌شده‌اند. از مقايسه‌ي منحني‌هاي شكنندگي مشخص شد كه قابِ داراي آلياژ حافظه‌دار شكلي اغلب داراي محدوده‌ي عملكردي IO و ‌‌ LSمي‌باشد و احتمال رخداد سطح عملكردي آستانه‌ي فروريزش 38 درصد و در حالت بدون آلياژ حافظه‌دار شكلي داراي محدوده‌ي عملكردي CP و با احتمال 65 درصد خواهد بود. با استفاده از آلياژ حافظه‌دار شكلي در اين قاب‌ها مي‌توان هزينه‌ي بازيابي سيستم خسارت‌ديد‌ه‌ي ساختماني را كاهش داده و سيستم برگشت‌پذيرتري داشت.

The frames with Buckling Restrained Braces (BRB’s) are used as a lateral system. The braces often have a limit amount of ductility and dissipated energy in cyclic loading. Therefore, the use of Shape Memory Alloys (SMA’s) in braced frames with regard to the specific properties of these can be an effective improvement in the seismic behaviour of frames. These alloys become known without the need for replacement after an earthquake and the possibility of many deformations and reversal to initial state. Seismic fragility analysis is one of the most important methods in seismic performance-based design that which lead to seismic fragility curves. Fragility curve is a powerful tool for probabilistic vulnerability assessment of structures. In this paper, seismic behavior of frames with BRB’s and the effect of utilizing SMA’s were studied. Then, three 2D-frames with 3, 6 and 9 story were utilized. The OpenSees software used for the nonlinear time history analysis of frames. The BRB’s considered in two cases, with and without SMA’s. For development of fragility curves, 7 strong ground motion accelerograms including main shock-aftershock earthquake records utilized. By defining the three performance levels for Immediate Occupancy (IO), Life Safety (LS) and Collapse Prevention (CP) based on maximum drift and base shear, the values of the probability of exceedance from these thresholds has been calculated. By comparison the achieved curves, it was found that the frames with the SMA often has the range of IO and LS performance, and the probability of occurrence of the CP level is 38% and in the case of the without SMA the CP performance level will have the of 65%. Using a SMA’s in these frames can reduce the cost of restoring and recovering of damaged systems and make the more resilience building system.