Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nhu cầu thiết kế trên các cột của khung thép chống đỡ hình chữ V ngược
Tóm tắt
Bài báo này nghiên cứu những yêu cầu địa chấn đối với các cột thuộc các tòa nhà 10, 14 và 18 tầng được cấu trúc bằng khung thép chống đỡ hình chữ V (CBF) với cấu hình chevron. Các tòa nhà đã được thiết kế một cách cẩn thận theo các nguyên tắc của triết lý thiết kế theo năng lực, và chúng được đặt trong điều kiện đất yếu. Nghiên cứu này khám phá đánh giá thực tế hơn về các yêu cầu lực trục và uốn trên các cột của các ô ngàm để đạt được thiết kế an toàn và kinh tế. Dựa trên kết quả thống kê của các phân tích phi tuyến chi tiết, một quy trình để ước lượng tải thiết kế trục trong các cột của khung chống đỡ được đề xuất cho các tòa nhà trung và cao tầng nhằm có được dự đoán bảo thủ về nhu cầu. Phương pháp này phụ thuộc vào tầng nơi cột được đặt và khả năng dự kiến của hệ thống chống đỡ được tính toán từ hệ số tham gia. Hơn nữa, một mối quan hệ giữa chiều cao tòa nhà và độ chính xác của dự đoán được làm rõ. Nghiên cứu này cũng cung cấp một số thông tin nền tảng chi tiết về quy trình thiết kế của CBF từ các bộ mã chuyên ngành và so sánh hiệu quả của các phương pháp đã công bố để ước lượng các nhu cầu thiết kế.
Từ khóa
#khung thép chống đỡ #nhu cầu địa chấn #tải thiết kế trục #phân tích phi tuyến #hệ số tham gia #tòa nhà trung và cao tầngTài liệu tham khảo
American Society of Civil Engineers (ASCE 7–16) (2016) Minimum design loads for buildings and other structures, ASCE Standard ASCE/SEI 7–16, American Society of Civil Engineers, ISBN 0-7844-0809-2
Akbari J, Ayubirad MS (2017) Seismic optimum design of steel structures using gradient-based and genetic algorithm methods. Int J Civ Eng 15:135–148. https://doi.org/10.1007/s40999-016-0088-0
De Leon D, Lazcano G (2018) Impact of two connection types on the behavior and losses of a steel hotel building under strong winds in Mexico. Int J Civ Eng 16:905–916. https://doi.org/10.1007/s40999-017-0238-z
Habibi A, Jami E (2017) Correlation between ground motion parameters and target displacement of steel structures. Int J Civ Eng 15:163–174. https://doi.org/10.1007/s40999-016-0084-4
Hwang Jh, Ock Jh, Kim Y et al (2020) The pushout Test of Seismic Reinforcement System (SRM) connection that respond to earthquake extensive level. Int J Civ Eng 18:1347–1363. https://doi.org/10.1007/s40999-020-00544-1
Nazri FM, Tan C, Saruddin SNA (2018) Fragility curves of regular and irregular moment-resisting concrete and steel frames. Int J Civ Eng 16:917–927. https://doi.org/10.1007/s40999-017-0237-0
Bosco M, Ghersi A, Marino EM, Rossi PP (2014) A capacity design procedure for columns of steel structures with diagonals braces. Open Construct Build Technol J 8(1):196–207. https://doi.org/10.2174/1874836801408010196
Rezayibana B, Yahyai M (2017) New expression to estimate out-of-plane displacement of special concentrically-braced frames. Eng Struct 135:236–245. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2017.01.003
Tapia-Hernández E, Tena-Colunga A (2014) Code-Oriented methodology for the seismic design for regular steel moment resisting braced frames. Earthq Spectra 3(4):1683–1709. https://doi.org/10.1193/032012EQS100M
Terán-Gilmore A, Roeslin S, Tapia-Hernández E, Cuadros-Hipólito E (2020) Displacement-based design of tall earthquake-resistant diagrid systems. J Build Eng. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.102022
Tapia-Hernández E, García-Carrera JS, Rincón-De D, la Macorra A (2016) Parametric study of the inelastic modeling of steel brace elements. Revista de Ingeniería Sísmica, SMIS 94:49–74. https://doi.org/10.18867/ris.94.364 ((in Spanish))
Momenzadeh A, Shen J (2018) Seismic demand on columns in special concentrically braced frames. Eng Struct 168:93–107. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.04.060
Richards P (2009) Seismic column demands in ductile braced frames. J Struct Eng 135(10):33–41. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2009)135:1(33)
Tapia E, Tena A (2011) Ductility and overstrength factor in Steel frames with chevron configuration. Revista de Ingeniería Sísmica 84:47–68. https://doi.org/10.18867/RIS.84.25 ((in Spanish))
Tapia-Hernández E, García-Carrera JS (2019) Inelastic response of ductile eccentrically braced Steel frames. J Build Eng. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100903
Khatib I, Mahin S, Pister K (1998) Seismic behavior of concentrically braced steel frames. Report UBC/EERC-88/01, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, California, 1998. https://nehrpsearch.nist.gov/article/PB91-210898/XAB
MacRae G, Kimura Y, Roeder C (2004) Effect of column stiffness on braced frame seismic behavior. J Struct Eng 130(3):381–391. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:3(381)
Lacerte M, Tremblay R (2007) Making use of brace overstrength to improve the seismic response of multistory split-X concentrically braced steel frames. Can J Civ Eng 33(8):1005–1021. https://doi.org/10.1139/l07-035
MCBC-2020 (2020) Mexico City Building Code, Gaceta Oficial de la Ciudad de México. Mexico (in Spanish)
CTBUH (2021) Tallest buildings, council on tall buildings and urban habitat. https://www.skyscrapercenter.com/buildings
Mazzoni S, McKenna F, Scott M, Fenves G (2006) Open system for earthquake engineering simulation, user command-language manual. Report NEES grid-TR 2004–21. Pacific Earthquake Engineering Research, University of California, Berkeley, CA
Denavit DM, Hajjar FJ (2013) Description of geometric nonlinearity for beam-column analysis in OpenSees. Report No. NEU-CEE-2013–02. Department of Civil and Environmental Engineering, Northeastern University, Boston, Massachusetts. http://hdl.handle.net/2047/d20003280
Hsiao P-C, Lehman DE, Roeder CW (2013) A model to simulate special concentrically braced frames beyond brace fracture. Earthq Eng Struct Dyn 42(2):183–200. https://doi.org/10.1002/eqe.2202
Uriz P, Filippou F, Mahin S (2008) Model for cyclic inelastic buckling of steel braces. J Struct Eng 134(4):619–628. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:4(619)
American Institute of Steel Construction, AISC 360 (2016) Specification for structural steel buildings, ANSI/AISC 360-16, Chicago
Ibarra LF, Medina RA, Krawinkler H (2005) Hysteretic models that incorporate strength and stiffness deterioration. Earthq Eng Struct Dyn 34(12):1489–1511. https://doi.org/10.1002/eqe.495
Tapia-Hernández E (2016) Tubular steel poles under lateral load patterns. Adv Steel Construct 12(4):428–445. https://doi.org/10.1805/IJASC.2016.12.4.4
Tremblay R, Lacerte M, Christopoulos C (2008) Seismic response of multistory buildings with self-centering energy dissipative steel braces. J Struct Eng ASCE 134(1):108–120. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:1(108)
Uriz P, Mahin S (2008) Toward earthquake-resistant design of concentrically braced steel-frames structures, Report of Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER 2008/08, November
Hsiao P-C, Lehman DE, Roeder CW (2012) Improved analytical model for special concentrically braced frames. J Construct Steel Res 73:80–94. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2012.01.010
Singh SK, Lermo J, Domínguez T, Ordaz M, Espinosa JM, Mena E, Quaas R (1988) The Mexico earthquake of September 19, 1985—a study of amplification of seismic waves in the valley of Mexico with respect to a hill zone site. Earthq Spectra 4(4):653–673. https://doi.org/10.1193/1.1585496
Lermo J, Chávez-García FJ (1994) Site effect evaluation at Mexico City: dominant period and relative amplification from strong motion and microtremor records. Soil Dyn Earthq Eng 13(6):413–423. https://doi.org/10.1016/0267-7261(94)90012-4
Tapia-Hernández E, De-Jesús-Martínez Y, Fernández-Sola LR (2017) Dynamic soil-structure interaction of ductile steel frames in soft soils. Adv Steel Construct Int J 13(4):361–377. https://doi.org/10.18057/IJASC.2017.13.4.3
Aviles J, Pérez-Rocha LE (2010) Regional subsidence of Mexico City and its effects on seismic response. Soil Dyn Earthq Eng 30(10):981–989. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2010.04.009
Tapia-Hernández E, García-Carrera JS (2020) Damage assessment and Seismic behavior of Steel Buildings during the Mexico Earthquake of September 19, 2017. Earthq Spectra. https://doi.org/10.1177/8755293019878186
Chavarría I (2012) Bending demands in columns of braced bays. Thesis disertation. Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco (in Spanish)
Homaei F, Shkib H, Soltani M (2017) Probabilistic seismic performance evaluation of vertically irregular steel building considering soil-structure interaction. Int J Civ Eng 15:611–625. https://doi.org/10.1007/s40999-017-0165-z
Koboevic S, Redwood R (1997) Design and seismic response of shear critical eccentrically braced frames. Can J Civ Eng 24:761–777. https://doi.org/10.1139/l97-016
American Institute of Steel Construction AISC 341 (2016) Seismic provisions for structural steel buildings, ANSI/AISC 341, Chicago
ASCE 41-17 Seismic evaluation and retrofit of existing buildings, Standard ASCE/SEI 41-17, American Society of Civil Engineers, p 550
Reedwook RG, Lu F, Bouchard G, Paultre P (1991) Seismic response of concentrically braced steel frames. Can J Civ Eng 18(6):1062–1077. https://doi.org/10.1139/l91-129
Recommendations for the seismic design of high-rise buildings, council on tall buildings and urban habitat. California, United States of America, 2008