The Seismic Performance Evaluation of An Eccentrically Braced Steel Frame by Non-Linear Analyses

Abstract

The goal of this paper is to investigate the non-linear response and to assess the seismic performance of a six story eccentrically braced steel frame (EBF). For this, split-K-braced EBF with high ductility level designed according to the Turkish Earthquake Code-2007 (TEC-07) is analyzed under seven selected earthquake records. The performance of the EBF is assessed considering drift, story and base shear demands, brace and column axial forces and bending moment demands, link beam shear force and rotation demands. Mean values of the demands are used in the performance assessment. The provisions based on capacity design approach specified in TEC-07 for EBFs with high ductility level are discussed by employing the findings.

Keywords

• Eccentrically braced steel frame, Link beam, Time history analysis, Non-linear analysis, Performance evaluation.

Dış Merkez Çaprazlı Bir Çelik Perdenin Deprem Performansının Doğrusal Olmayan Dinamik Hesap Yöntemi İle Değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 (DBYBHY-2007) ye göre boyutlandırılan altı katlı dış merkez çaprazlı bir çelik perdenin deprem performansı, zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmede göreli kat ötelemeleri, kat kesme kuvvetleri, çapraz ve kolonların iç kuvvet istemleri ile bağ kirişi kesme kuvveti ve dönme istemleri dikkate alınmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yedi adet deprem ivme kaydı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucu elde edilen istemlerin ortalama değerleri esas alınarak dış merkez çaprazlı çelik perdelerin kullanıldığı orta yükseklikteki binalar için DBYBHY-2007'de öngörülen kapasite tasarımı yaklaşımının yeterliliği araştırılmıştır.

Keywords

• Dış merkez çaprazlı çelik perde, Bağ kirişi, Zaman tanım alanı, Doğrusal olmayan analiz, Performans değerlendirmesi

References

1. Berman, J.W., Okazaki, T., Hauksdottir, H.O., "Reduced Link Sections for Improving the Ductility of Eccentrically Braced Frame Link-to-Column Connections", Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 136, No.5, 543-553, 2010.
2. Bosco, M., Rossi, P.P., "Seismic behavior of eccentrically braced frames", Engineering Structures, Vol. 31, 664-674, 2009.
3. Crişan, A., Staratan, A., "Overstrength Demands in Multistorey Eccentrically Braced Frames", Proceedings of the 11th WSEAS International Conference on Sustainability in Science Engineering, 401-406.
4. Koboevic, S., David, S.O., "Design and Seismic Behaviour of Taller Eccentrically Braced Frames", Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 37, 195-208, 2010.
5. Lin, K-C., Lin, C-C. J., Chen J-Y., Chang, H-Y., "Seismic reliability of steel framed buildings", Structural Safety, Vol. 32, 174–182, 2010.
6. Okazaki, T. Engelhardt, M.D., Drolias, A., Schell,E., Hong, J- K., Uang, C-M., "Experimental investigation of link-to- column connections in eccentrically braced frames", Journal of Constructional Steel Research, Vol. 65, 1401-1412, 2009.
7. Richards, P.W., Uang, C-M., "Effect of Flange Width- Thickness Ratio on Eccentrically Braced Frames Link Cyclic Rotation Capacity", Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 131, No. 10, 1546-1552, 2005.
8. Richards, P.W., "Seismic Column Demands in Ductile Braced Frames", Journal of Structural Engineering, ASCE, 135 (1), 33-41, 2005.

9. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Ankara, 2007.
10. Aydınoğlu, M.N., Celep, Z., Özer, E., Sucuoğlu, H. "Deprem bölgelerinde yapılacak binalar hakkında yönetmelik açıklamalar ve örnekler kitabı", T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, IPKB-İstanbul Proje Koordinasyon Merkezi, 2012.
11. SAP2000, "Structural Analysis Program", Computers and Structures Inc., Berkeley, California, 2005.
12. Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M.H., and Fenves, G.L. "The Open System for Earthquake Engineering Simulation (OpenSEES) User Command-Language Manual." Pacific Earthquake Engineering Research Center, Univ. Calif., Berkeley, CA, (http://opensees.berkeley.edu), 2006.
13. Ramadan, T., and Ghobarah, A., "Analytical model for shear-link behavior." Journal of Structural Engineering, ASCE, 121(11), 1574-1580, 1995.
14. Richards, P.W., "Testing protocol for short links in eccentrically braced frames", Journal of Structural Engineering, ASCE, 132(8), 1183-1191, 2006.
15. Bruneau, M., Uang, C-M. and Whittaker, A. "Ductile Design of Steel Structures", Mc. Graw Hill, 1998.
16. PEER Strong Motion Database, Pacific Earthquake Engineering http://peer.berkeley.edu/smcat, 2007. Center. California.
17. Nikolau, A.S., "A GIS Platform for Earthquake Risk Analysis ", PhD. Dissertation, State University of New York at Buffalo, 1998.
18. Fajhan,Y.M., "Türkiye Deprem Yönetmeliği (DBYBHY,2007) Tasarım İvme Spektrumuna Uygun Gerçek Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklenmesi ", IMO Teknik Dergi, Yazı: 292, 4423-4444, 2008.
19. Durgun, Y. "Mevcut betonarme yapıların deprem performanslarının belirlenmesi ve viskoz akışkanlı sönümleyiciler ile güçlendirilmesi için artımsal analize dayalı bir algoritma, İ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2012.
20. Salmon, C.G. and Johnson, J.E. and Malhas, F.A. "Steel Structures-Design and Behavior", 5th Edition, Pearson, Prentice Hall, USA.