بررسی پاسخ لرزه ای ساختمان های بلندمرتبه فولادی دارای اسکلت پیرامونی متشکل از پانل های پیوسته مهاربندی شده تحت اثر رکوردهای حوزه نزدیک

نوع مقاله : Articles

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی

2 پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

چکیده

سیستم سازه­ای قاب محیطی مهاربندی­شده، یکی از ساختارهای بسیار مناسب برای مقاومت در برابر بارهای ناشی از زلزله است. این سیستم دارای ویژگی­های عملکرد لرزه­ای بسیار مناسبی بوده و قابلیت­های مقاومتی اسکلت ساختمان­های بلندمرتبه را نیز به‌صورت چشمگیری نسبت به کاربرد ساختارهای سه‌بعدی قاب خمشی افزایش می­دهد. پژوهش حاضر، دربرگیرنده نتایج مطالعه ویژگی­های رفتار لرزه­ای حاصل از کاربرد  چهار سیستم مقاوم قاب محیطی مهاربندی ­شده در ساختمان­های بلند با پیکربندی20 طبقه تحت اثر رکوردهای نیرومند حوزه نزدیک است. دو سازه مطالعاتی دارای آرایش پانل­های متمرکز مهاربندی شده و دو سازه دیگر نیز دارای سیستم مهاربندهای بزرگ‌مقیاس می­باشند. به‌منظور تعیین پارامترهای پاسخ سازه­های مطالعاتی، تعداد زیادی تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی صورت پذیرفت. بررسی تحلیلی پارامترهای پاسخ حاصله، نشان­گر عملکرد لرزه­ای خوب اسکلت‌های مهاربندی­شده تحت اثر رکوردهای حوزه نزدیک است.ملاحظه شد که به‌کارگیری آرایش­های متمرکز مهاربندی در یک تعداد محدود و هم­راستا از پانل­های سیستم مقاوم قاب محیطی در اسکلت ساختمان­های بلند، چندان مناسب نیست. همچنین دانسته شد که پارامتر­های پاسخ لرزه­ای غیرخطی مربوط به مدل20 طبقه با آرایش متمرکز پانل­های مهاربندی شده، نسبت به مدل متناظر20 طبقه دارای مهاربندهای بزرگ، دچار تغییرات گسترده­تری می­شود. کاربرد المان­های منفرد و نیز همگرای مهاربندی در پانل­های پیرامونی یک سازه قاب محیطی مهاربندی­شده، به‌تنهایی نمی­تواند در کنترل حداکثر تغییر مکان جانبی و دریفت طبقات مؤثر باشد. سیستم قاب محیطی با مهاربندهای بزرگ‌مقیاس، دارای عملکرد بهتری از نظر کنترل آسیب­پذیری و بهبود پارامترهای پاسخ لرزه­ای نسبت به سیستم­های مهاربندی­شده منظم در ارتفاع سازه، است.

کلیدواژه‌ها


Kalkan, E.; Kunnath, S.K.; (2006) Effects of fling step and forward directivity on seismic response of buildings, Earthquake Spectra, 22(2), 367-390.
Liu, T.; Luan, Y.; Zhong, W.; (2012) A numerical approach for modeling near-fault ground motion and its application in the 1994 Northridge earthquake, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 34(1), 52–61.
Hoseini Vaez, S.R.; Sharbatdar, M.K.; Ghodrati Amiri, G.; Naderpour, H.; Kheyroddin, A.; (2013) Dominant pulse simulation of near fault ground motions, Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 12, 267-278.
Yaghmaei-Sabegh, S.; (2013) Wavelet-based analysis for pulse period of earthquake ground motions, International Journal of Engineering-Transactions A: Basics, 26 (10), 1135-1144.
Trifunac, M.D.; Todorovska, M.; (2013) A note on energy of strong ground motion during Northridge, California, earthquake of January17, 1994, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 47, 175-184.
Trifunac, M.D.; Todorovska, M.; (2013) A note on the power of strong ground motion during Northridge, California, earthquake of January17, 1994, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 52, 13-26.
Mukhopadhyay, S.; Gupta, V.K.; (2013) Directivity pulses in near-fault ground motions-II: estimation, extraction and modeling. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 50, 38-52.
Somervill, P.G.; Smith, N.F.; Graves, R.W.; Abrahamson, N.A.; (1997) Modification of empirical ground motion attenuation to include amplitude and duration effects of rupture directivity. Seismological Research, 68, 199-222.
Somerville, P.G.; (2003) Magnitude scaling of the near fault rupture directivity pulse, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 137(1), 201-212.
Richards, P.; Uang, C.M.; (2006) Testing protocol for short links in eccentrically braced frames, Journal of Structural Engineering, 132,1183-1191.
Dubina, D.; Stratan, A.; and Dinu, F.; (2008) Dual high‐strength steel eccentrically braced frames with removable links, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 37, 1703-1720.
Bosco, M.; Ghersi, A.; Marino, E.M.; Rossi, P.P.; (2013) Prediction of the seismic response of steel frames with concentric diagonal bracings, The Open Construction and Building Technology Journal, 7, 118-128.
Jay, S.; Rou, W.; Bulent, A.; Bilge, D.; Eren, U.; (2014) Seismic demand on brace-intersected beams in two-story X-braced frames, Engineering Structures, 76, 295–312.
Yeom, H.J.; Yoo, J.H.; (2018) Analytical investigation on seismic behavior of inverted v-braced frames, International Journal of Steel Structures,18(1), 189-198.
Fan, H.; Li, Q.S.; Tuan, A.Y.; Xu, L.; (2009) Seismic analysis of the world's tallest building, Journal of Constructional Steel Research, 65, 1206-1215.
Lu, X.; Lu, X.; Guan, H.; Zhang, W.; Ye, L.; (2013) Earthquake-induced collapse simulation of a super-tall mega-braced frame-core tube building, Journal of Constructional Steel Research, 82, 59-71.
Hemmati, A.; Kheyroddin, A.; (2013) Behavior of large scale bracing system in tall building subjected to earthquake load. Journal of Civil Engineering and Management, 19, 206-216.
Mazinani, I.; Jumaat, M.Z.; Ismail, Z.; Chao, O.Z.; (2014) Comparison of shear lag in structural steel building with framed tube and braced tube, Structural Engineering and Mechanics, 49(3), 297-309.
Vafaei, D.; Eskandari, R.; (2016) Seismic performance of steel mega braced frames equipped with shape-memory alloy braces under near-fault earthquakes, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 25, 3-21.
Bastami, M.; Hajihasani, M.; (2013) Input waves for seismic design of power substation equipment for near and far Iranian earthquake records, International Journal of Civil Engineering, 12, 55-72.
Zhai, C.; Chang, Z.; Li, S.; Chen, Z.Q.; Xie, L.; (2013) Quantitative identification of near-fault pulse-like ground motions based on energy, Bulletin of the Seismological Society of America (BSSA), 103(5), 2591-2603.
Khaloo, A.R.; Khosravi, H.; Hamidi Jamnani H.; (2015) Nonlinear interstory drift contours for idealized forward directivity pulses using “modified fish-bone” models, Advances in Structural Engineering (SAGE Jornals), 18(5), 603-627.
Hall, J.F.; Heaton, T.H.; Halling, M.W.; Wald, D.J.; (1995) Near-source ground motion and its effects on flexible buildings, Earthquake Spectra (EERI), 11, 569-605.
Azhdarifar, M, Meshkat-Dini, A. and Moghadam, A.S. (2015) Assessment of Seismic response of Mid-Rise Steel Buildings with Structural Configuration of Framed Tube Skeletons. Seventh International Conference on Seismology and Earthquake Engineering (SEE7), Tehran, Iran.
Durucan, C.; Durucan, A.R. (2016) Ap/Vp specific inelastic displacement ratio for the seismic response estimation of SDOF structures subjected to sequential near fault pulse type ground motion records. Soil Dynamics and Earthquake Engineering (Elsevier), 89, 163-170.
Bradley, B.A.; Pettinga, D.; Baker, J.W.; Fraser, J.; (2017) Guidance on the utilization of earthquake-induced ground motion simulations in engineering practice, Earthquake Spectra (EERI), 33(3), https://doi.org/10.1193/120216EQS219EP
Puglia, R.; Russo, E.; Luzi, L.; D’Amico, M.; Felicetta, C.; Pacor, F.; Lanzano, G.; (2018) Strong-motion processing service: a tool to access and analyse earthquakes strong-motion waveforms, Bulletin of Earthquake Engineering (Springer), 16(7), 2641-2651, https://doi.org/10.1007/s10518-017-0299-z
Mollaioli, F.; Decanini, L.D.; (2006) Characterization of the dynamic response of structures to damaging pulse -type near fault ground motion, International Journal of Theoretical Applied Mechanics, 41, 23-46.
Malhotra, P.K.; (1999) Response of buildings to near-field pulse-like ground motions, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 28, 1309-1326.
Sehhati, R.; Rodriguez-Marek, A.; ElGawady, M.; Cofer, W.F.; (2011) Effects of near-fault ground motions and equivalent pulses on multi-story structures, Engineering Structures, 33(3), 767–779.
Mukhopadhyay, S.; Gupta, V.K.; (2013) Directivity pulses in near-fault ground motions-I: Identification, extraction and modeling, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 50, 1-15.
Burks, L.S.; Baker, J.W.; (2016) A predictive model for fling-step in near-fault ground motions based on recordings and simulations, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 80, 119-126.
Nazari, S.; Keyvani, J.; Meshkat-Dini, A.; Azhdarifar, M.; (2017) Study on the seismic response of mid-rise bundled tube resistant systems under simulated closed-form near-field records, Asian Journal of Civil Engineering (BHRC), 18, 1-8.
Standard No. 2800, Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings (4th Edition), Tehran, Iran, 2014.
The Iranian National Building Code (Design Loads for Buildings - Division 6), Tehran, Iran, 2014.
The Iranian National Building Code (Steel Structures - Division 10), Tehran, Iran, 2014.
Barati, F.; (2015) Study on the effect of physical characteristics of near field earthquake records on response parameters of braced tube structured systems, M.Sc. Thesis, Kharazmi University (In Persian).
FEMA 356 (2000). Pre-Standard and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings. Washington D.C. Federal Emergency Management Agency, USA.
FEMA P-695. (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. Washington, D.C. Federal Emergency Management Agency, USA.
PERFORM3D, Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3D-Structures (CSI), Berkeley, California, 2007.
SAP2000, Integrated Software for Structural Analysis and Design (CSI), Berkeley, California, 2010.