فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

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
فرشاد براتی 1
مرضیه حیدری 1
افشین مشکوه الدینی 2
عبدالرضا سروقد مقدم 3
1 دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3 پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
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
قاب محیطی مهاربندی شده
اسکلت مقاوم پیرامونی
مهاربندهای بزرگ‌مقیاس
رفتار غیرخطی
رکورد حوزه نزدیک
پالس سرعت
  1. Kalkan, E.; Kunnath, S.K.; (2006) Effects of fling step and forward directivity on seismic response of buildings, Earthquake Spectra, 22(2), 367-390.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Somerville, P.G.; (2003) Magnitude scaling of the near fault rupture directivity pulse, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 137(1), 201-212.
  10. Richards, P.; Uang, C.M.; (2006) Testing protocol for short links in eccentrically braced frames, Journal of Structural Engineering, 132,1183-1191.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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
  27. 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
  28. 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.
  29. Malhotra, P.K.; (1999) Response of buildings to near-field pulse-like ground motions, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 28, 1309-1326.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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.
  33. 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.
  34. Standard No. 2800, Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings (4th Edition), Tehran, Iran, 2014.
  35. The Iranian National Building Code (Design Loads for Buildings - Division 6), Tehran, Iran, 2014.
  36. The Iranian National Building Code (Steel Structures - Division 10), Tehran, Iran, 2014.
  37. 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).
  38. FEMA 356 (2000). Pre-Standard and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings. Washington D.C. Federal Emergency Management Agency, USA.
  39. FEMA P-695. (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. Washington, D.C. Federal Emergency Management Agency, USA.
  40. PERFORM3D, Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3D-Structures (CSI), Berkeley, California, 2007.
  41. SAP2000, Integrated Software for Structural Analysis and Design (CSI), Berkeley, California, 2010.
فصلنامه علوم و مهندسی زلزله
دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 23
تابستان 1399
صفحه 133-152

  • تاریخ دریافت 19 شهریور 1397
  • تاریخ بازنگری 29 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش 06 دی 1399