This study aims to assess the influence of design parameters related to the energy absorption device on the seismic response of CBFs. These factors include the yield strength, initial stiffness, and strain hardening ratio. Thus a regular octagonal-shaped energy absorption device is introduced, which enters the non-linear range by steel yielding in order to dissipate the earthquake input energy and prevent other structural members from entering the plastic region. The proposed device can be called Yielding Octagonal Connection (YOC), which is modeled using Abaqus finite element software and exposed to cyclic loading according to the ATC-24 code. A bilinear stress-strain curve for steel is used for the modeling. When the hysteresis and envelope curves are obtained, the structure equipped with YOCs is designed using SAP2000. To investigate the behavior of this energy absorption device, a non-linear time history analysis (NLTHA) is conducted for 16-storey steel structures with regular plans and concentrically braced frames (CBFs) under near- and far-field earthquakes. The results of analyses indicate 68 % and 65 % decrease in the maximum base reaction, 79 % and 82 % decrease in the maximum roof story acceleration, 60 % and 58 % decrease in the maximum displacement at roof level under near and far-field earthquakes, respectively.

Целью настоящего исследования является оценка влияния конструктивных параметров, связанных с устройством поглощения энергии, на сейсмический отклик Цбфс. Эти факторы включают предел текучести, начальную жесткость и коэффициент деформационного упрочнения. Таким образом, вводится регулярное восьмиугольное устройство поглощения энергии, которое входит в нелинейный диапазон по податливости стали, чтобы рассеять входную энергию землетрясения и предотвратить попадание других конструктивных элементов в пластическую область. Предлагаемое устройство можно назвать податливым восьмиугольным соединением (YOC), которое моделируется с помощью программного обеспечения конечных элементов Abaqus и подвергается циклическому нагружению в соответствии с кодом ATC-24. Для моделирования используется билинейная кривая напряженно-деформированного состояния стали. Когда гистерезис и кривые огибающей получены, структура, оснащенная YOCs, проектируется с использованием SAP2000. Для исследования поведения этого устройства поглощения энергии проведен нелинейный анализ временной истории (NLTHA) для 16-этажных стальных конструкций с концентрически связанными рамами (CBFs) при землетрясениях ближнего и дальнего поля. Результаты анализов свидетельствуют о снижении максимальной реакции основания на 68% и 65%, о снижении максимального ускорения кровли на 79% и 82%, о снижении максимального смещения на уровне кровли при землетрясениях ближнего и дальнего поля соответственно на 60% и 58%.

• Computational modeling of yielding octagonal connection for concentrically braced frames
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
    • 2.1. Finite Element Simulation of YOCs
    • 2.2. Verification of the FE model
    • 2.3. Specifications of the building
    • 2.4. Using the proposed device in building frames
    • 2.5. Specifications of applied earthquakes
  • 3. Results and Discussion
    • 3.1. Formation of plastic hinges
    • 3.2. Effect of the damper on story drift ratio
    • 3.3. Effect of the damper on the peak floor acceleration
    • 3.4. Effect of the damper on maximum roof acceleration
      • 3.4.1. Effect of the damper on maximum roof acceleration in near-field earthquakes
    • 3.5. Effect of the damper on base reaction
      • 3.5.1. Effect of the damper on maximum roof acceleration in far-field earthquakes
    • 3.6. Effect of maximum roof displacement
      • 3.6.1. Effect of maximum roof displacement in near-field earthquakes
      • 3.6.2. Effect of maximum roof displacement in far-field earthquakes
  • 4. Conclusion

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2020 г. — Загл. с титул. экрана. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — Текст: электронный

Magazine of Civil Engineering / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2020-. № 2 (94), 2020. — 1 файл (17,6 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-131.pdf>.