Improving Hysteresis Performance Steel Frames with Diagonal Bracing

Subject Areas : Analysis of Structure and Earthquake

مرتضی  جمشیدی ¹ (استادیار گروه مهندسی عمران، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران)

Received: 2023-07-04 Accepted : 2023-11-01 Published : 2024-06-09

Keywords: CBF, hysteresis performance, energy dissipation, IPE damper, passive control. ,

Abstract :

A concentrically braced frame (CBF) is a conventional frame to provide lateral strength and stiffness. CBFs have less ductility and energy dissipation capacity. Studies on the lateral behavior of CBF show that the ductility and seismic behavior of these frames are intensively affected by the compression element behavior; and stiffness and strength reduction after the compression element buckling decreases the CBF performance under cyclic loading considerably. In this paper, a steel yielding device constructed with waste materials is proposed to improve the hysteresis performance of the CBFs. The hysteresis performance of the proposed device is studied through experimental and numerical studies. Experimental and numerical studies show the stable hysteresis performance of the proposed device and its appropriate energy dissipation capacity. In the case of the studied device, no strength and stiffness reduction is observed up to 18 mm axial displacement. 2. On the other hand, achieving equivalent viscous damping ratio for the damper constructed with IPE80 without the use of sophisticated tools is noticeable.

References:

[1] Halim H. Hsu H.-L. Steel A-braced frame upgrade performance under various load characteristics. Journal of constructional steel research,2020; 175, 106303.
]2[ پاچیده، قاسم؛ کافی، محمدعلی؛ قلهکی، مجید. ارزیابی آزمایشگاهی و عددی سیستم نوین مهاربندی با عضو لوزی‌شکل مجهز به میراگر تسلیم شونده. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 53 شماره 11 سال 1400.
]3[ علوی نیا، سید مجید؛ حسین زاده، لیلا؛ قمری، علی؛ اکبرپور، عباس. بررسی رفتار میراگرهای شکاف‌دار فولادی در سازه‌های بتنی. آنالیز سازه – زلزله، دوره 18 شماره 1 سال 1400.
]4[ محمدی، مسعود؛ کافی، محمد علی؛ خیرالدین، علی؛ رونق، حمیدرضا. مطالعه آزمایشگاهی فیوز نوین کمانش‌ناپذیر کامپوزیتی برای مهاربندهای هم‌محور تحت بار چرخه‌ای. مهندسی سازه و ساخت، دوره 8 شماره 4 سال 1400.
[5] Castaldo, P. Tubaldi E. Selvi F. Gioiella L. Seismic performance of an existing RC structure retrofitted with buckling restrained braces. Journal of Building Engineering. 2021; 33, 101688.
[6] Iwata M. Kato T. Wada A. Buckling-restrained braces as hysteretic dampers. In Behaviour of steel structures in seismic areas 2021; (pp. 33-38): CRC Press.
[7] Ozcelik R. Dikiciasik Y. Erdil, E. F. The development of the buckling restrained braces with new end restrains. Journal of constructional steel research, 2017; 138, 208-220.
[8] Xie, Q. State of the art of buckling-restrained braces in Asia. Journal of constructional steel research, 2005; 61(6), 727-748.
[9] Zhou Y. Shao H. Cao Y. Lui E. M. Application of buckling-restrained braces to earthquake-resistant design of buildings: A review. Engineering Structures. 2021; 246, 112991.
[10] Cheraghi A. Zahrai S. M. Cyclic testing of multilevel pipe in pipe damper. Journal of Earthquake Engineering, 2019; 23(10), 1695-1718.
[11] Garivani S. Askariani, S. S. Aghakouchak A. A. Seismic design of structures with yielding dampers based on drift demands. Paper presented at the Structures.2020.
[12] Khoshkalam, M. Mortezagholi M. H. Zahrai, S. M. Proposed modification for ADAS damper to eliminate axial force and improve seismic performance. Journal of Earthquake Engineering, 2022; 26(10), 5130-5152.
[13] Sun Y.-Z. Li G.-Q. Sun F.-F. Jiang J. Experimental study on behavior of steel tube dampers. Journal of Earthquake Engineering, 2021; 25(10), 2106-2126.
[14] Wang W. Luo, Q. Wang, B. Song, J. Quan, C. Performance Research and Optimization of Corrugated Mild Steel Damper with considering Weld Failure. Journal of Earthquake Engineering, 2022, 26(6), 2802-2821.

]15[ تنها، امیرحسین؛ اشرفی، حمیدرضا. عملکرد فیوز در قاب‌های فولادی با اتصالات المان زانو تحت بارگذاری چرخه‌ای. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر، دوره 55 شماره 7 مهرماه سال 1402.
]16[ شجاعی فر، حمید؛ ملکی، احمد؛ لطف اللهی یقین، محمد علی. بررسی عملکرد قاب‌های خمشی فولادی نیمه صلب مجهز به میراگرهای غیرفعال منحنی شکل فولادی. مهندسی سازه و ساخت، دوره 9 شماره 4 سال 1401.
]17[ انصاری، علیرضا؛ عباسی، سعید؛ رسولی، اصغر. تأثیر میراگر پیچشی-تسلیمی بر جذب انرژی ارتعاشی سازه. آنالیز سازه – زلزله، دوره 19 شماره 1 سال 1401.
]18[ مودب، الهام؛ تیزهوش سردرودی، حسین. بررسی آزمایشگاهی و عددی میراگر لوله‌ای جدید دوسطحی. مهندسی سازه و ساخت، دوره 8 شماره 3 سال 1400.
]19[ کچوئی، علی؛کافی، محمد علی؛ گرامی, محسن. بهبود رفتار پس از کمانش مهاربندهای همگرا با استفاده از فیوز موضعی مقید شده برمبنای مطالعات آزمایشگاهی و عددی. مهندسی سازه و ساخت، دوره 7 شماره 1 سال 1399.
[20] Zheng H.-D. Fan J. Analysis of the progressive collapse of space truss structures during earthquakes based on a physical theory hysteretic model. Thin-Walled Structures, 2018; 123, 70-81