عنوان پایان‌نامه
ارزیابی عملکرد لرزه¬ای قاب¬ها با اتصال RBS با در نظر گرفتن انعطاف¬پذیری اتصال تیر به ستون
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی زلزله
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1476;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47231
- تاریخ دفاع
- ۲۶ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- جلال کیانی
- استاد راهنما
- مهدی قاسمیه
- چکیده
- بعد از زلزله نرث¬ریج و ایجاد شکست¬های ترد در اتصالات تیر به ستون، اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (RBS) به عنوان یک اتصال اقتصادی و کاربردی مطرح شد. در اتصال RBS متداول بخشی از بال¬های تیر با فاصله از بر ستون به منظور انتقال مفصل پلاستیک از بر اتصال حذف می¬گردد. نتایج مطالعات انجام شده به منظور بررسی رفتار اتصال RBS همگی حاکی از عملکرد لرزه¬ای مناسب این اتصال می¬باشند. اما در تمامی مطالعات صورت گرفته به منظور ارزیابی عملکرد کلی قاب¬ها با اتصال RBS از رفتار واقعی اتصال تیر به ستون صرفنظر شده است و اتصال تیر به ستون به عنوان یک اتصال کاملاً صلب فرض شده است؛ در حالی که این اتصال رفتار نیمه صلبی از خود نشان می¬دهد. این موضوع می¬تواند تاثیر زیادی بر روی عملکرد لرزه¬ای قاب¬ها با این نوع از اتصالات داشته باشد. در این پایان¬نامه تاثیر انعطاف¬پذیری اتصال تیر به ستون در عملکرد لرزه¬ای قاب¬ها با اتصال RBS مورد بررسی قرار ¬گرفته است. در این تحقیق در ابتدا به منظور تعیین انعطاف¬پذیری اتصال تیر به ستون رفتار اتصال RBS به صورت موضعی به کمک روش اجزاء محدود بررسی شده و میزان سختی اتصال تیر به ستون محاسبه شده است. نتایج حاصله حاکی از رفتار نیمه صلب اتصال تیر به ستون می¬باشد به گونه¬ای که پارامترهای سختی به دست آمده برای اتصال بین 8 تا 10 قرار دارند که از حداقل مقدار لازم (20) برای اتصال صلب کمتر می¬باشند. سپس رفتار کلی سه قاب ساختمانی 4، 8 و 16 طبقه با اعمال و صرفنظر کردن از انعطاف¬پذیری اتصال تیر به ستون مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور علاوه بر تحلیل استاتیکی غیرخطی، تحلیل دینامیکی غیرخطی تحت 40 رکورد زلزله صورت گرفته است. نتایج تحلیل¬های دینامیکی نشان می¬دهد که ساختمان¬های نیمه صلب 4 و 8 طبقه تغییرمکان نسبی میان طبقه¬ای بیشتری در طبقات بالا نسبت به ساختمان¬های کاملاً صلب تجربه می¬کنند ولی به درستی نمی¬توان نتیجه-گیری دقیقی در مورد طبقات پایین ساختمان¬ها داشت. همچنین اختلاف چندانی بین تغییرمکان نسبی میان طبقه¬ای در دو حالت صلب و نیمه صلب در ساختمان 16 طبقه وجود ندارد، مگر اینکه اثرات P-? مهم باشد که این تنها موردی است که می¬تواند سبب ناپایداری دینامیکی سازه گردد. در تمامی ساختمان¬ها با اعمال کردن انعطاف¬پذیری اتصال تیر به ستون تقاضای لرزه¬ای بر روی اعضا سازه (شامل تغییرشکل برشی چشمه اتصال تیر به ستون، نیروی محوری در ستون¬ها، لنگر خمشی در تیرها و برش در ستون¬ها) نسبت به قاب¬های کاملاً صلب کاهش می¬یابد؛ به گونه-ای که بیشترین و کمترین اختلاف بین تقاضای لرزه¬ای در حالت صلب و نیمه صلب به ترتیب در طبقات پایین و بالا مشاهده شد. ارزیابی عملکرد لرزه¬ای ساختمان¬ها به کمک روش موجود در FEMA350 نشان می¬دهد که ساختمان-های صلب و نیمه صلب قادر به تامین تراز¬های عملکردی آستانه فروریزش و استفاده بی وقفه به ترتیب در سطوح خطر با احتمال رویداد 2 درصد در 50 سال و 50 درصد در 50 سال بودند.
- Abstract
- After Northridge earthquake and brittle fracture in beam to column connections, the Reduced Beam Section (RBS) connection recognized as a practical remedy to the problems occured. In conventional RBS connection, the area of beam flanges away from column face is removed to relocate the plastic hinge away from the face of the column. The results on assessing the performance of RBS connection reveals appropriate seismic performance of this connection; but in almost all of those research projects to evaluate the general behavior of frames with RBS connection, the real behavior of beam to column connection is neglected in which the beam to column connection has been assumed as fully rigid. While in reality, RBS connections show semi rigid behavior. This subject has an impact on seismic behavior of frames with these connections. In this thesis, the effect of beam to column connection flexibility on seismic performance of frames with RBS connection has been investigated. First the micro behavior of RBS connection has been evaluated using finite element method. The stiffness of beam to column connection has been computed to determine the flexibility of beam to column connection. The results indicate the semi rigid behavior of RBS connection so that the acquired stiffness parameters for connection are between 8 and 10; being smaller than the minimum required value (20) for fully rigid connection suggested by AISC. Then the general behavior of three steel frames with 4, 8 and 16 stories considering the semi rigid connection as well as fully rigid connection has been investigated. To this end, in addition to nonlinear static analysis, a series of nonlinear dynamic analysis subjected to 40 earthquake ground motions has been performed. The results of nonlinear dynamic analysis indicate that 4 and 8 story flexibly connected frames experience more inter story drifts in the top levels than their rigid counterparts. However, no definitive conclusion can be made for the middle and lower levels. Also there is no significant difference between inter story drift in 16 stories frame with semi rigid and fully rigid connection; except that the P-? effects become important and these effects are the only ones that can trigger a dynamic instability. In all buildings, by exerting the flexibility of beam to column connections, the seismic demands (panel zone shear distortion, axial force in columns, flexural moment in beams and shear force in columns) on structural elements decreased compared to those in fully rigid frames. The maximum and minimum difference among seismic demands in fully rigid and semi rigid frames has been shown to be in upper and lower stories, respectively. Evaluation of seismic performance of buildings using FEMA350 method shows that both semi and fully rigid buildings will provide Collapse Prevention and Immediate Occupancy performance for 2/50 and 50/50 level of hazards.
