مقایسه ی عملکرد لرزه ای سیستم های سازه ای قاب خمشی، مهاربندی همگرا و کمانش تاب با استفاده از شاخص خسارت

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده مهندسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد رامسر، دانشگاه آزاد اسلامی، رامسر، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

4 استادیار ،گروه مهندسی عمران ، واحد رامسر ، دانشگاه آزاد اسلامی، رامسر ، ایران

چکیده

وقتی سازه­ای در معرض زلزله قرار می­گیرد بسته به شدت زلزله ممکن است به کل تخریب شود یا کاملا سالم باقی بماند و یا برخی از اعضای آن از حالت پایداری خود خارج شود و در هر صورت ممکن است خسارتی به آن وارد شود. خسارت وارده را می­توان در کمتر شدن میزان سختی یا افزایش میزان نرمی و تغییر مکان بام و با تغییر مکان نسبی طبقات سازه و انرژی هیسترزیس مشاهده کرد. در سالیان اخیر، با پیشرفت­های مهندسی سازه-زلزله، ارتقای دانش و تجربه در مورد رفتار لرزه­ای­ سازه­ها، روش­های نُوینی برای ارزیابی رفتار لرزه­ای سازه­ها پیشنهاد شده­اند که برای بیان میزان کمی و ­کیفی خسارت، نیازمند تعریف شاخص­های خسارت می­باشد. در این مقاله، عملکرد قاب 10 طبقه با سه سیستم مقاوم جانبی قاب خمشی، مهاربندهای همگرا و کمانش تاب از دیدگاه تئوری شاخص خسارت لرزه­ای­ بررسی شده است. شاخص­های خسارت مدنظر نظیر تغییرمکان ­نسبی،­ پارک-انگ، انرژی، تغییرشکل، رافائل و میر و گسیختگی تحت زلزله­های حوزه نزدیک گسل براساس تحلیل­ دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی با استفاده از نرم افزار SeismoStruct 2018 محاسبه و مقایسه شده­اند. بنابراین می­توان عملکرد لرزه­ای سیستم­های مذکور را تحت زلزله­های حوزه نزدیک گسل به درستی بررسی نمود. نتایج نشان داد که مقادیر شاخص خسارت برای قاب دارای مهاربند کمانش تاب در محدوده­ی خرابی محدود بوده است و عملکرد آن در قیاس با دو سیستم دیگر مناسب­تر می­باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]- Hashemi, S., Pouraminian, M., Sadeghi, A., 2021, Seismic Fragility Curve Development of Frames with BRB’s Equipped with Smart Materials subjected to Mainshock-Aftershock Ground Motion, Journal of Structural and Construction Engineering, (In Persian).
[2]-Pouraminian, M., Hashemi, S., Sadeghi, A., Pourbakhshian, S., 2020, Probabilistic Assessment the Seismic Collapse Capacity of Buckling-Restrained Braced Frames Equipped with Shape Memory Alloys, Journal of Structural and Construction Engineering, (In Persian).
[3]-Hazus, M. H., 1999, Advanced Engineering Building Module, Federal Emergency Management Agency.
[4]- Shiga, T., Shibata, A., Takahashi, T., 1968, Earthquake damage and wall index of reinforced concrete buildings, Proceeding Ohoku District Symposium., Architectural Institute of Japan.
[5]- Yang, Y., and Yang, L., 1980, Empirical Relationship between Damage to Multistory Brick Buildings and Strength of Walls during the Tangshan Earthquake, Proc. 7th World Conf. On Earthquake Engineering, 6, 501-508.
[6]- Willliams, M. S., and Sexsmith, R. G., 1995, Seismic damage indices for concrete structures: a state-of-the-art review, Earthquake Spectra, 11(2).
[7]- Krawinkler, H. And Zohrei, M., 1983, Cumulative Damage in Steel Structures Subjected to Earthquake Ground Motions, Compute and Structure, 16, 1-4, 531-554.
[8]- Park, Y. J., Reinhorn, A. M., and Kunnath, S.K., 1987, Inelastic Damage Analysis of Frame Shear Wall Structure, Technical Report NCEER 87-0008.
[9]- Park, Y. J., Ang, A. H. S., 1985, Mechanistic Seismic Damage Model for Reinforced Concrete, Journal of Structural Engineering, ASCE, 111, 3, 722-739.
[10]- Roufaiel, M. S. L., and Meyer C., 1987, Analytical Modelling of Hysteretic Behavior of R/C Frames, Journal of Structure Engineering, 113, 3, 429-444.
[11]- Gerami, M. and Daaneshjoo, F., 2010, Study the Function of Deformation Energy Parametric Assessing Seismic Damages in Steel Frames, Journal of Earthquake Engineering.
[12]- Jeong, S. H. and Elnashai, A. S., 2006, New three-dimensional damage index for RC buildings with planar irregularities, Journal of Structural Engineering, 132, 9, 1482-1490.
[13]-Sadeghi, K., 2011, Energy based structural damage index based on nonlinear numerical simulation of structures subjected to oriented lateral cyclic loading, International Journal of Civil Engineering, 9, 3, 155-164.
[14]-Van Cao, V. and Raonagh, H. R., 2014, Correlation between seismic parameters of far-fault motions and damage indices of low-rise reinforced concrete frames, soil dynamic and earthquake engineering, 66, 102-112.
[15]- Kazemi, H., Ashtiany, M., and Azarbakht, A., 2015, Development of Fragility Curves by using New Spectral Shape Indicators and a Weighted Damage Index: Case Study of the City of Mashhad, Iran, Journal of Earthquake Engineering and Structural Vibration, 18-32.
[16]- Jeong, G.D., 1988, the Effect of Earthquake Duration on the Damage of Structures, Earthquake Engineering and Structural Dynamic, 16, 1201-1211.
[17]- Rajeev, P. and Wijesundara, K. K., 2014, Energy-based damage index for concentrically braced steel structure using continuous wavelet transform, Journal of Constructional Steel Research, 103, 241-250.
[18]-Emami, A. R. and Halabian, A. M., 2015, Spatial distribution of ductility demand and damage index in 3D RC frame structures considering directionality effects, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 24, 16, 941-961.
[19]-Mirzaaghabeik, H. and Vosoughifar, H. R., Comparison between quality and quantity seismic damage index for LSF systems, Engineering Science and Technology, an International Journal, 19, 497–510.
[20]- Sadeghi, A., Kazemi, H., and Hashemi, S. V., 2018, Prioritization and assessment of the existing damage indices in steel moment-resisting framed structures, Journal of Civil Engineering and Structures, 2, 3, 20-42.
[21]-Sadeghi, A., Hashemi, S., and Mehdizadeh, K., 2020, The Performance Investigation of Deformation and Energy Parameters in Seismic Damage Assessment of Steel Structures, New Approaches in Civil Engineering, 3, 4, 1-23 (In Persian).
[22]- Mehdizadeh, K., Afraei, M., Sadeghi, A., and Hashemi, S., 2020, Investigation the Performance of Irregular Steel Moment-Resisting Frame Structure under the Progressive Collapse Using nonlinear Static and Dynamic Methods, New Approaches in Civil Engineering, 4, 2, 23-47 (In Persian).
[23]-Almansa, L., Medina, J., and Oller, S., 2012, A Numerical Model of the Structural Behavior of Buckling Restrained Braces, Engineering Structures, 41, 108-117.
[24]-Tremblay, R. and Bouatay, N., 2002, Loading protocols for the seismic testing of ductile bracing members in concentrically braced steel frames, Proc. 11th European Conference on Earthquake Engineering, Cambridge, England.
[25]- INBC., 2013, Design Loads for Buildings, Tehran: Ministry of Housing and Urban Development, Iranian National Building Code, Part 6 (In Persian).
[26]- INBC., 2013, Design and Construction of Steel Structures, Tehran: Ministry of Housing and Urban Development, Iranian National Building Code, Part 10 (In Persian).
[27]- BHRC., 2014, Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings, Tehran: Building and Housing Research Centre, Standard No. 2800, 4th edition. (In Persian).
[28]- SAP, 2002, Linear and Nonlinear Static and Dynamic Analysis and Design of Three Dimensional Structures, Computers and Structures, Inc. Berkeley, California.
[29]- SeismoSoft's, 2018, SeismoStruct, a computer program for static and dynamic nonlinear analysis of framed structures.
[30]-Menegotto, M. and Pinto, P. E., 1973, Method of analysis for cyclically loaded RC plane frames including changes in geometry and non-elastic behaviour of elements under combined normal force and bending, International Association for Bridge and Structural Engineering, 15-22. Zurich, Switzerland.
[31]- Next Generation Attenuation of Ground Motions (Nga) Project, 2006.