بهسازی لرزه‌ای ساختمان 10 طبقه فولادی با افزودن یک طبقه‌ی جداسازی شده در بام

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان

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

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

3 دانش آموخته دکتری تخصصی، گروه مهندسی عمران، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

به ‌کارگیری جداسازهای لرزه‌ای در پایه یا طبقات میانی با بهره‌گیری از سازوکار‌ میراگر‌های جرمی تنظیم شده در سازه‌ها، روش مؤثری برای کنترل رفتار لرزه‌ای ساختمان‌ها فراهم کرده است. در این تحقیق، سه سازه‌ی فولادی با سیستم قاب خمشی با شکل‌پذیری متوسط که به ترتیب 10 طبقه با استاندارد 2800 ویرایش‌ دوم، 10 طبقه با ویرایش چهارم و 10 طبقه با ویرایش دوم همراه با یک طبقه اضافی روی جداساز لرزه‌ای در طبقه‌ی آخر، طراحی و مدل‌سازی گردیده است و تحت تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی بارافزون و دینامیکی غیرخطی تاریخچه‌زمانی با سه زلزله‌ی‌ دور از‌گسل قرار گرفته‌اند. نتایج به صورت نمودارهای بارافزون و تاریخچه‌زمانی جابجایی بام و برش پایه و مقادیر بیشینه‌ی تغییرمکان نسبی و شتاب طبقات ارائه شدند تا به‌کارگیری جداساز در بهسازی سازه‌ها و کاهش میزان اثرگذاری ضوابط لرزه‌ای استاندارد 2800 مقایسه گردد. نتایج تحقیق نشان داد ‌که افزودن یک طبقه‌ی جداسازی شده در بام اثر چشم-گیری در کاهش تغییر مکان نسبی طبقات داشته و برای سازه‌‌ی طراحی شده بر اساس استاندارد لرزه‌ای 2800 ویرایش دوم به میزان میانگین 25 درصد بوده است. افزون بر این، استفاده از جداساز لرزه‌ای سبب کاهش 30 درصدی برش پایه و 40 درصدی جابجایی بام گردیده است. همچنین، نتایج بیان‌گر کارآمدی به‌کارگیری طبقه‌ی جداسازی شده به عنوان طبقه‌ی آخر برای کاهش خسارت وارده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Whipp, K. P., 2005, Structural control by induced stress based stiffness modification, Doctoral dissertation, Vanderbilt University
2- Ahmadi, G., 1995, Overview of base isolation, passive and active vibration control strategies for aseismic design of structures, Scientia Iranica, 2, 2, 99-116.
3- Inaudi, J. A., and Kelly, J. M., 1993, Optimum damping in linear isolation systems, Earthquake engineering & structural dynamics, 22, 7, 583-598.
4- Saberi V., saberi H., and Sadeghi A., 2020, Collapse Assessment of Steel Moment Frames Based on Development of Plastic Hinges, Amirkabir Journal of Civil Engineering. (In Persian).
5-Rabinson, W. H., 1982, Leadrubber hysteretic bearings suitable for protecting structures during earthquakes, Earthq. Eng. Struct. Dyn., 10, 593–604.
6- Frahm, H., 1909, Devices for Damping Vibrations of Bodies, U.S. Patent, No. 989985.
7- Mahendra, P. S., and Sarbjeet, S., and Luis, M. M., 2002, Tuned Mass Dampers for Response Control of Torsional Building, Earthq. Eng. Struct. Dyn., 31, 749-769.
8- Den Hartog, J. P., 1940, Mechanical Vibration, 1st Edition, New York: Mcgraw-HiLL.
9-Pinkaew, T., Lukkunaprasit, P., and Chatupote, P., 2003, Seismic effectiveness of tuned mass dampers for damage reduction of structures, Engineering Structures, 25, 1, 39-46.
10- Ras, A., and Boumechra, N., 2017, Dissipation’s Capacity Study of Lead–Rubber Bearing System in Seismic Steel Structures Design, Arabian Journal for Science and Engineering, 42, 9, 3863-3874.
11- Petit, F., Loccufier, M., and Aeyels, D., 2009, On the Attachment Location of Dynamic Vibration Absorbers. Journal of Vibration and Acoustics, American Society of Mechanical Engineers (ASME), 131, 3, 1-8.
12- Moon, K. S., 2010, Vertically distributed multiple tuned mass dampers in tall buildings: performance analysis and preliminary design, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 19, 3, 347-366.
13- Farshidianfar, A., and Soheili, S., 2013, Ant colony optimization of tuned mass dampers for earthquake oscillations of high-rise structures including soil–structure interaction, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 51, 14-22.
14- Kato, H., Mori, T., Murota, N., & Kikuchi, M., 2015, Analytical Model for Elastoplastic and Creep-Like Behavior of High-Damping Rubber Bearings, Journal of Structural Engineering, 141, 9, 04014213.
15- Hedayati Dezfuli, F., and Alam, M., 2014, Performance-based assessment and design of FRP-based high damping rubber bearing incorporated with shape memory alloy wires, Engineering Structures, 61, 166-183.
16- Chen, X., Yang, H., Shan, J., Hansma, P., and Shi, W., 2016, Bio-Inspired Passive Optimized Base-Isolation System for Seismic Mitigation of Building Structures, Journal of Engineering Mechanics, 142, 1, 04015061.
17- Hussan, M., Rahman, M. S., Sharmin, F., Kim, D., and Do, J., 2017, Multiple tuned mass damper for multi-mode vibration reduction of offshore wind turbine under seismic excitation, Ocean Engineering, 160, 449-460.
18- Govardhan, Paul, D., 2016, Effect of Lead in Elastomeric Bearings for Structures Located in Seismic Region, Procedia Technology, 25, 146-153.
19- Cancellara, D., and De Angelis, F., 2017, Assessment and dynamic nonlinear analysis of different base isolation systems for a multi-storey RC building irregular in plan, Computers & Structures, 180, 74-88.
20- Bayat, A., Beiranvand, P., and Ashrafi, H. R., 2018, Vibration Control of Structures by Multiple Mass Dampers, Jordan Journal of Civil Engineering, 12, 3, 461-471.
21- Akhlagh pasand, A., Fatollah pour, A., and Zahrai, S., 2019, Comparing performance of TMD and MTMD vertically distributed in height for multi-modal seismic control of tall buildings, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52, 10, 12-21.
22- Mehdizadeh, K., Hashemi, S., Sadeghi, A., and Shobeyrii, G., 2020, Investigation of the Base Isolation in Improving the Behavior of Steel Buildings subjected to Earthquakes applied with Different Angles, Quartery Specialized Journal of Structural Engineering, 17, 3, 1-12.
23- BHRC., 1999, Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings, Tehran: Building and Housing Research Centre, Standard No. 2800, 2nd edition. (In Persian).
24- 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).
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- Code 523., 2010, Guideline for Design and Practice of Base Isolation Systems in Buildings, Office of Deputy for Strategic Supervision Bureau of Technical Execution System.
28- American Society of Civil Engineers (ASCE7), 2010, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, pp.7.
29- Hu, J.W., 2014, Response of Seismically Isolated Steel Frame Buildings with Sustainable Lead-Rubber Bearing (LRB) Isolator Devices Subjected to Near-Fault (NF) Ground Motions, Sustainability, 7, 1, 111-137.
30- HAZUS-MH MR1., 1999, Advanced Engineering Building Module, Federal Emergency Management Agency.
31-FEMA 356. 2000, Pre-Standard and Commentary for the seismic Rehabilitation of Buildings, Washington D.C. Federal Emergency Management Agency, USA.
32- Hosseini, M. and Fanaei, N., 2013, Application of OpenSees software in modeling and analysis of structures, Tehran: rahian arshad.
33- CSI, ETABS., 2016, V-16.2. 2.0: Integrated finite element analysis and design of structures basic analysis reference manual. Computers and Structures Inc.
34- Next Generation Attenuation of Ground Motion (Nga) Project, 2006, http://Peer. Berkeley. Edu\nga\(Accessed 10 October 2006).
35- ­SeismoSignal., 2018, constitutes a simple, yet efficient, package for the processing of strong-motion data.