تخمین نیاز لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی ویژه در حوزه نزدیک گسل

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد پردیس، تهران

چکیده

در حوزه نزدیک گسل، اثرات جهت­پذیری پیش­رونده باعث ایجاد نگاشت­های پالسی شکل پریود بلند با مدت زمان مؤثر کوتاه و دامنه بزرگ در تاریخچه زمانی سرعت حرکت زمین می‏شود که این مسئله باعث افزایش نیاز شکل­پذیری برای سازه­ها می­شود. به دلیل رواج استفاده از روش­های خطی برای تحلیل و طراحی سازه­ها به جهت تخمین و کنترل تغییر شکل­های سازه توسط مهندسین و با توجه به قرارگیری تعدادی از شهرهای ایران در محدوده نزدیک گسل، در این مطالعه نیاز برش پایه و تغییر مکان نسبی طبقات قاب­های خمشی فولادی تحت اثرات جهت­پذیری پیش­رونده در حوزه نزدیک گسل با تغییرات ارتفاع مورد بررسی قرار گرفته است؛ به طوری که با استفاده از روش­های استاتیکی خطی، دینامیکی خطی و دینامیکی غیر خطی، نیاز لرزه­ای 5 مدل قاب خمشی فولادی 3، 5، 7، 10 و 15 طبقه تحت 20 نگاشت زلزله حاوی اثرات جهت­پذیری پیش­رونده و جهت­پذیری خنثی بررسی شد. مقایسه نتایج روش­های خطی با نتایج حاصل از 100 تحلیل دینامیکی غیر خطی نشان داد نسبت برش پایه حوزه نزدیک به دور از گسل با افزایش پریود تجربی سازه با شیب 40% افزایش می­یابد. همچنین روش­های خطی دقت کافی برای تخمین نیاز تغییر مکان قاب­های خمشی را ندارند. چنان که به طور میانگین 14% و حداکثر 50% تخمین غیر محافظه­کارانه­ای در حوزه نزدیک گسل ارائه می­دهند. در پایان، روابط تجربی برای تخمین تقریبی نیازهای لرزه­ای قاب­های خمشی و اصلاح جابجایی نسبی طبقات در حوزه نزدیک گسل ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Seismic Demand Estimation of Steel Moment Resisting Frames in Near Field of Fault

نویسندگان [English]

  • Mohsen Geramia 1
  • Davood Abdollahzadeh 2
1 Faculty of Civil Engineering, University of Semnan
2 Department of Civil Engineering, Pardis Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

Forward directivity effects in near field of fault causes the creation of long-period pulse-like records with low effective duration and high amplitude at velocity time history of ground motions that lead to increase in ductility demand for structures [1-3]. Because of widespread use of linear methods for structural design in order to estimate and control the structural drift by engineers and according to standing some of the Iran's cities in near field of fault [3], in this study the base shear and relative displacement demand of steel moment frame are studied under the effects of forward directivity with height changes in near and far field of fault. The seismic demand of 5 steel moment-resisting frames under 20 earthquake records is determined for estimating forward and neutral directivity effects on the demand of steel moment-resisting frames (base shear and relative displacement of stories), using linear static, linear dynamic and nonlinear dynamic methods. Then the accuracy and correctness of linear methods for the estimation of structural demands are discussed, comparing results of demands obtained from linear methods with nonlinear dynamic method in near field and far field of fault. At last, based on the far field of fault's data some relations are proposed for estimation of base shear and drift demand of steel moment frames in near field of fault.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Forward directivity
  • Neutral directivity
  • Far-field of fault
  • Base shear
  • Drift
  • Static analysis
  • Dynamic analysis

مراجع

[1]        Bolt, B. A., "Seismic Input Motions for Nonlinear Structural Analysis", Journal of Earthquake Technology, 2004, 41 (2), 223-232.
[2]        Choi, I., Kim, M. K., Choun, Y., Seo, J., "Shaking Table Test of Steel Frame Structures Subjected to Scenario Earthquakes", Journal of the Nuclear Engineering and Technology, 2005, 37 (2), 901.
[3]        Galal, K., Ghobarah, A., "Effect of near-Fault Earthquakes on North American Nuclear Design Spectra", Nuclear Engineering and Design, 2006, 236 (18), 1928-1936.
[4]        Stewart, J. P., Chiou, S., Bray, J. D., Graves, R. W., Somerville, P. G., Abrahamson, N. A., "Ground Motion Evaluation Procedures for Performance-Based Design", Research Report Conducted under Grant No. EEC-9701568 from the National Science Foundation, University of California, Berkeley, CA 94720-1792, 2001.
[5]        Gerami, M., Abdollahzadeh, D., "Estimation of Forward Directivity Effect on Design Spectra in Near Field of Fault", Journal of Basic and Applied Scientific Research, 2012, 2 (9), 8670-8686.
[6]        Gerami, M., Abdollahzadeh, D., "Numerical Study on Energy Dissipation of Steel Moment Resisting Frames under Effect of Earthquake Vibrations", Advances in Acoustics and Vibration, 2014.
[7]        Bozorgnia, Y., Bertero, V. V., "Earthquake Engineering: From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering", CRC Press, New York, 2004, pp 138-211.
[8]        Anderson, J. C., Bertero, V. V., "Uncertainties Inestablishing Design Earthquake", Journal of Structural Engineering, 1987, 113 (8), 1709-1724.
[9]        Sehhati, R., Rodriguez-Marek, A., ElGawady, M., Cofer, W. F., "Effects of Near-Fault Ground Motions and Equivalent Pulses on Multi-Story Structures", Journal of Engineering Structures, 2011, 33 (3), 767-779.
[10]     Soleimani Amiri, F., Ghodrati Amiri, G., Razeghi, H., "Estimation of Seismic Demands of Steel Frames Subjected to Near-Fault Earthquakes Having Forward Directivity and Comparing with Pushover Analysis Results", The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2013, 22 (13), 975-988.
[11]     Özhendekci, D., Özhendekci, N., "Seismic Performance of Steel Special Moment Resisting Frames with Different Span Arrangements", Constructional Steel Research, 2012, 72, 51-60.
[12]     Gerami, M., Abdollahzadeh, D., "Vulnerability of Steel Moment-Resisting Frames Under Effects of Forward Directivity", The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2014.
[13]     Alavi, B., Krawinkler, H., "Effects of Near-Fault Ground Motions on Frame Structures", Report No. 138, The John A. Blume Earthquake Engineering Center, Stanford University, California, 2001.
[14]     Kalkan, E., Kunnath, S. K., "Effects of Fling Step and Forward Directivity on Seismic Response of Buildings", Journal of Earthquake Spectra, 2006, 22 (2), 367-390.
[15]     Naeim, F., "THE SEISMIC DESIGN HANDBOOK, 2nd Edition", Kluwer Academic Publishers: New York, 2001, pp 33-34 & 327-329.
[16]     Su, F., Anderson, J. G., Zeng, Y. "Characteristics of Ground Motion Response Spectra from Recent Large Earthquakes and Their Comparison with IEEE Standard 693", In 2006 SSA Meeting: 100th Anniversary Earthquake Conference, pp 18-22.
[17]     Saiidi, M., Somerville, P., "Bridge Seismic Analysis Procedure to Address Near-Fault Effects", Research Report of Nevada University (Reno), 2005.
[18]    مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، "آیین نامه طراحی ساختمان­ها در برابر زلزله ویرایش سوم"، تهران، 1384.
[19]      سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور، "دستورالعمل بهسازی لرزه­ای سازه­های موجود"، تهران، 1385.
[20]     FEMA, "Prestandard and commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings", Publication No. FEMA 356, FEMA: Washington, DC, 2000.
[21]    عدالت، م.، "بررسی تأثیر میرایی و تسلیم روی طیف­های رکوردهای زلزله­های نزدیک گسل"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 1382.
 
 
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز
دوره 45.2، شماره 79 - شماره پیاپی 79
تابستان 94
شهریور 1394
صفحه 73-86

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار