ارزيابي لرزه‌اي قاب‌هاي فولادي خمشي كوتاه و ميان مرتبه با شكل‌پذيري ويژه مجهز به ميراگرهاي ويسكوز براساس معيارهاي فروريزش FEMA P-695

Seismic evaluation of low and mid-rise steel moment-resisting frames equipped with viscous dampers based on FEMA P-695 collapse capacity

در اين تحقيق عملكرد لرزهاي قاب‌­هاي فولادي خمشي ويژه تحت ركوردهاي دور از گسل، با و بدون ميراگر ويسكوز و با استفاده از FEMA P-695 بررسي شده است. قاب­‌هاي 4، 8، 12 طبقه در دو حالت با و بدون ميراگر ويسكوز بر اساس ASCE 7-10 و AISC 360 بارگذاري، تحليل و طراحي شده‌اند و مشخصات ميراگرهاي ويسكوز براي يك نسبت ميرايي مشخص 15% (4 و 8 طبقه) و 20% (12 طبقه) لحاظ شده است. قاب‌هاي داراي ميراگر و بدون ميراگر با قرار دادن مفاصل پلاستيك متمركز داراي رفتارچرخه اي Bilin در نرم افزار OpenSees مدل‌سازي شده‌اند. اين قاب‌ها، به روش تحليل ديناميكي غير خطي فزاينده (IDA) با استفاده از 44 ركورد زلزله دور از گسل با محدوده وسيعي از مقادير شدت لرزه‌اي مورد تحليل و بررسي قرار گرفته‌­اند. عملكرد لرزه‌اي قاب‌هاي مورد مطالعه، به صورت احتمال وقوع فروريزش بر مبناي تحليل‌هاي احتمالاتي شكنندگي لرزهاي و حاشيه ايمني فروريزش ارائه گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه در قاب‌هاي خمشي با ميراگرهاي ويسكوز در سطح احتمال 50% مربوط به منحني ميانه تحليل‌هاي ديناميكي غيرخطي فزاينده ظرفيت فروريزش قاب‌هاي 4، 8 و 12 طبقه به مقدار 28% ، 88% و 74% افزايش يافته است. همچنين طراحي ساختمان‌هاي داراي ميراگرهاي ويسكوز با 75% برش پايه، تاثير قابل ملاحظه‌اي بركاهش وزن ساختمان و هزينه‌هاي ساخت و بهبود رفتار و معيارهاي فني داشته است.

In this study, the seismic performance of steel special moment-resisting frames was analyzed under far-field records with and without viscous dampers using FEMA P-695. 4, 8, and 12-story frames were loaded, analyzed, and designed with and without viscous dampers based on ASCE 7-10 and AISC360. Furthermore, characteristics of viscous dampers are considered for the specific damping ratio of 15% (4,8-story), and 20% (12-story). The frames with and without dampers were modeled in OpenSees by lumped plasticity with Bilin Material. These frames were analyzed and calculated by Incremental Dynamic Analysis (IDA) under 44 far-field records with “Hunt & Fill” algorithm. The seismic performance of studied frames is presented as the collapse probability based on seismic fragility and collapse safety margin. The results demonstrate that the collapse capacity of 4, 8, and 12- story moment-resisting frames with viscous dampers have improved by 28%, 88%, and 74%, corresponding to the median collapse capacity. Moreover, the design of buildings with 75% of design base shear using viscous dampers has a significant effect on the optimal weight of building and construction costs and improvement of seismic performance and technical criteria.