بررسي فروريزش تدريجي و تحليل شكنندگي لرزه‌اي قاب‌هاي داراي مهاربند كمانش‌تاب مجهز به آلياژ‌هاي حافظه‌دار شكلي

Investigation the Sidesway Collapse and Seismic Fragility Analysis of Frames with BRB Equipped with SMAs

اگر چه مهاربندهاي كمان‌ش­تاب قادر به اتلاف مقادير زيادي از انرژي ورودي زلزله مي­‌باشند، اما به دليل تغيير شكل­‌هاي ماندگار بزرگ بعد از يك زلزله قوي نياز به تعمير يا تعويض دارند. لذا، استفاده از آلياژهاي حافظه‌­دار شكلي در اين مهاربندها مورد توجه قرار گرفته است. اين آلياژها مي­‌توانند پس از باربرداري به وضعيت اوليه خود باز گردند. هدف از مطالعه حاضر، بررسي فروريزش تدريجي و تحليل شكنندگي قاب‌­هاي داراي مهاربند كمان‌ش­تاب مجهز به آلياژ­هاي حافظه­‌دار تحت زلزله­‌هاي نزديك به گسل در مقايسه با قاب­‌هاي بدون آلياژ است. براي اين منظور، دو قاب 5 و 15 طبقه داراي مهاربند كمان‌ش­تاب با و بدون آلياژ حافظه‌­دار تحت 7 زوج شتاب­‌نگاشت نزديك گسل مورد مطالعه قرار گرفته‌­اند. تحليل­‌هاي ديناميكي غيرخطي افزايشي با استفاده از نرم‌­افزار OpenSees بر روي قاب‌­ها انجام شده است. نتايج نشان داد كه به ­طور ميانگين، ظرفيت و مدت زمان مورد نياز جهت فروريزش سازه‌­هاي داراي مهاربند كمان‌ش­تاب مجهز به آلياژ نسبت به سازه‌­هاي داراي مهاربند­هاي كمانش‌تاب به ­ترتيب 30 و 35 درصد بيش‌تر است. به ­عنوان نمونه، به ­ازاي شتاب طيفي g­3، احتمال فروريزش براي قاب 5 طبقه با مهاربند كمان‌ش­تاب مجهز به آلياژ 38 درصد و براي قاب بدون آلياژ 60 درصد مي‌باشد. در قاب 15 طبقه نيز در سطح آماري 50 درصد، مدت ‌زمان فروريزش قاب با مهاربند كمان‌ش­تاب مجهز به آلياژ، 25/6 ثانيه و قاب بدون آلياژ، 10 ثانيه مي­‌باشد. علاوه بر اين، به ازاي شتاب­‌هاي طيفيg 1 تاg 4، استفاده از آلياژ حافظه‌­دار، امكان رسيدن به سطح عملكردي آستانه‌­ي فروريزش را بيش از 50 درصد كاهش مي‌­دهد.

Although Buckling-Restrained Braces (BRBs) can dissipate a large amount of the seismic input energy. However, they need to be repaired or replaced due to large permanent deformation after a severe earthquake. To overcome this issue, the use of Shape Memory Alloys (SMAs) in the braces has recently received attention. These alloys are able to return to their original state after loading. The present study aims to analyze the fragility curves and to investigate the sideway collapse of the BRB frames equipped with SMA during near-field earthquakes in comparison with those given for the case without SMA. For the purposes, two 5 and 15-story BRB and BRB-SMA frames subjected to 7-pair of near-fault earthquake records are studied. Nonlinear Incremental Dynamic Analyses (IDAs) are carried out using OpenSees software. On average, the simulation results showed that the collapse capacity and collapse duration of the BRB-SMA frames are about 30% and 35% more than those given for the BRB frames, respectively. For instance, a collapse probability of 38% for the 5-story BRB-SMA frame and a collapse probability of 60% for the BRB frame is given for 3g spectral acceleration. Furthermore, at the performance level of 50% for the 15-story frame, the collapse duration of the BRB-SMA frame is obtained 25.6 seconds, while it is given about 10 seconds for the BRB frame. In addition, the use of a memory alloy for spectral accelerations of 1 to 4 g resulted in a reduction of 50% to reach the collapse performance level of the frames.