فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

تقاضای نیروی لرزه‌ای در ستون قاب خمشی بتن‌آرمه ناشی از اثر مودهای بالاتر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشکده‌ مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
2 دانشیار، گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
3 استادیار، گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
چکیده
ایده اصلی طراحی لرزه‌ای در آیین‌نامه‌های امروز، روش طراحی بر اساس ظرفیت است. در سیستم قاب خمشی، مکانیسم مطلوب با تشکیل مفاصل پلاستیک در دو سر تیرهای طبقات و پای ستون طبقه اول شکل می‌گیرد. برای تضمین شکل گرفتن مکانیسم مطلوب و جلوگیری از ایجاد مکانیسم‌های نامطلوب از ایده طراحی بر اساس ظرفیت استفاده می‌شود. بدین‌منظور لنگر خمشی در مفاصل پلاستیک تیر تلاش کنترل شونده بر اساس تغییرمکان محسوب شده و لنگر و برش در ستون‌ها (به‌جز لنگر پای ستون طبقه اول) تلاش‌های کنترل شونده بر اساس نیرو به‌حساب می‌آیند و بایستی به‌گونه‌ای طراحی شوند که وارد حوزه غیرخطی نشوند. برای جلوگیری از تشکیل مفصل پلاستیک در ستون و همچنین شکست برشی ستون، باید دو موضوع (1) طراحی بر اساس ظرفیت خمشی تیرها و (2) تشدید دینامیکی لنگر و برش ستون در اثر مودهای بالاتر، در طراحی لحاظ شود. هرچند موضوع اول در اکثر آیین‌نامه‌های طراحی مورد توجه قرار گرفته است ولی افزایش نیروهای داخلی ستون‌های قاب خمشی ناشی از اثر مودهای بالاتر در تحلیل دینامیکی غیرخطی فقط در بعضی از آیین‌نامه‌های طراحی وارد شده است. در این مطالعه اثر مودهای بالاتر بر روی سه قاب‌ خمشی بتن‌آرمه با تعداد طبقات 8، 12 و 20 مورد بررسی قرار گرفت. آنالیزهای تاریخچه‌زمانی غیرخطی برای هر قاب تحت 11 رکورد در دو سطح زلزله‌ی طرح و زلزله‌ی حداکثر انجام شد. نتایج آنالیزها بر اساس شاخص میانگین به‌علاوه انحراف استاندارد در زلزله سطح طرح نشان می‌دهد که افزایش لنگر ستون حدود 50 تا 60 درصد بوده است. افزایش برش ستون نیز به حدود 20 درصد می‌رسد که با توجه به نوع شکست برشی که ترد و ناگهانی است، قابل‌چشم‌پوشی نبوده و بایستی در طراحی بر اساس ظرفیت ستون‌ها لحاظ شود. علاوه بر این، افزایش شدت زلزله از سطح طرح به حداکثر زلزله محتمل موجب افزایش لنگر در حدود 20 درصد و افزایش برش به میزان کمتر از 10 درصد می‌شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abdi, S., Khosravi, H., & Jafarieh, A. H. (2022). Seismic force demand on RC shear walls for direct displacement‐based design. Structural Concrete, 23, 1508-1532.
Bondy, K. D. (1996). A more rational approach to capacity design of seismic moment frame columns. Earthquake Spectra, 12(3), 395-406.
Chen, H., Xie, Q., Dai, B., Zhang, H., & Chen, H. (2016). Seismic damage to structures in the M s6.5 Ludian earthquake. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 15(1), 173-186.
Choi, S. W., Kim, Y., Lee, J., Hong, K., & Park, H. S. (2013). Minimum column-to-beam strength ratios for beam–hinge mechanisms based on multi-objective seismic design. Journal of Constructional Steel Research, 88, 53-62.
Ghorbanzadeh, M., & Khoshnoudian, F. (2022). The effect of strong column-weak beam ratio on the collapse behaviour of reinforced concrete moment frames subjected to near-field earthquakes. Journal of Earthquake Engineering, 26(8), 4030-4053.
Gong, M., Lin, S., Sun, J., Li, S., Dai, J., & Xie, L. (2015). Seismic intensity map and typical structural damage of 2010 Ms 7.1 Yushu earthquake in China. Natural Hazards, 77(2), 847-866.
Haselton, C. B. (2006). Assessing seismic collapse safety of modern reinforced concrete moment frame buildings. Doctoral dissertation, Stanford University.
Kim, C. S., Park, H. G., & Truong, G. T. (2022). Column-to-beam flexural strength ratio for performance-based design of RC moment frames. Journal of Building Engineering, 46, 103645.
Lee, H. S. (1996). Revised rule for concept of strong-column weak-girder design. Journal of Structural Engineering, 122(4), 359-364.
Lin, X., Zhang, H., Chen, H., Chen, H., & Lin, J. (2015). Field investigation on severely damaged aseismic buildings in 2014 Ludian earthquake. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 14(1), 169-176.
Maosheng, G., Zhanxuan, Z., Jing, S., Riteng, H., & Yinan, Z. (2021). Influence of the column-to-beam flexural strength ratio on the failure mode of beam-column connections in RC frames. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 20(2), 441-452.
Medina, R. A., & Krawinkler, H. (2005). Strength demand issues relevant for the seismic design of moment-resisting frames. Earthquake Spectra, 21(2), 415-439.
Park, R., & Paulay, T. (1975). Reinforced Concrete Structures. John Wiley & Sons.
Paulay, T., & Priestley, M. N. (1992). Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings (Vol. 768). Wiley, New York.
Pettinga, J. D., & Priestley, M. N. (2005). Dynamic behaviour of reinforced concrete frames designed with direct displacement-based design. Journal of Earthquake Engineering, 9(spec02), 309-330.
Priestley MJN, Calvi GM, Kowalsky MJ (2007). Displacement-based seismic design of structures. IUSS Press, Pavia.
Standards New Zealand (2006). NZS 3101-1: concrete structures standard: part 1: the design of concrete structures.
Wongpakdee, N., & Leelataviwat, S. (2017). Influence of column strength and stiffness on the inelastic behavior of strong-column-weak-beam frames. Journal of Structural Engineering, 143(9), 04017124.
Zaghi, A. E., Soroushian, S., Itani, A., Manos Maragakis, E., Pekcan, G., & Mehrraoufi, M. (2015). Impact of column-to-beam strength ratio on the seismic response of steel MRFs. Bulletin of Earthquake Engineering, 13, 635-652.

  • تاریخ دریافت 09 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری 12 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 12 دی 1402