رویکردهای نوین در مهندسی عمران

رویکردهای نوین در مهندسی عمران

تاثیر ابعاد و تغییرشکل‌گیری هندسی سازه برواکنش لرزه‌ای، درساختمان‌های بلند، (توسط سیستم مهاربازویی، «تکیه گاه های مهاربندی شده»)

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسنده
ایران،استان قزوین،شهر آبیک، دانشگاه دانش البرز
چکیده
به دلیل محدودیت‌های فضایی و رشد جمعیت، ساخت‌وساز ساختمان‌های بلندمرتبه به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. در این سازه‌ها، خنثی‌سازی نیروهای جانبی ناشی از زلزله به دلیل اثرات مرتبه دوم (پی-دلتا) حیاتی است. اگرچه قاب‌های مهاربازو واکنش لرزه‌ای را به‌طور مؤثری کنترل می‌کنند، تعیین بهینه‌ترین پیکربندی آن‌ها در هندسه‌های مختلف همچنان چالش‌برانگیز است. این پژوهش بررسی می‌کند که ابعاد پلان (عرض و تعداد دهانه‌ها) چگونه بر واکنش لرزه‌ای سیستم‌های قاب‌مهاربازوی بلندمرتبه تأثیر می‌گذارند.
در این مطالعه، ساختمان‌های فولادی ۴۰ طبقه با طول و ارتفاع ثابت مورد تحلیل قرار گرفتند و تنها عرض (تعداد دهانه‌ها) متغیر بود. سناریوهای مختلف شامل مدل‌های بدون مهاربازو و همچنین مدل‌هایی با یک، دو یا سه محور مهاربازو در نظر گرفته شدند. تحلیل‌های غیرخطی استاتیک (پوش‌اور) و دینامیکی، (تاریخچه زمانی) در نرم‌افزار ETABS انجام شد و معیارهای ارزیابی شامل جابجایی سرسازه و دریفت نسبی طبقات بود.
یافته‌ها نشان می‌دهند که افزایش تعداد دهانه‌ها، سختی جانبی مؤثر را افزایش داده و دریفت نسبی را کاهش می‌دهد که منجر به پایداری لرزه‌ای بالاتر می‌شود. تحلیل‌های غیرخطی نشان می‌دهند که با کاهش تناوب طبیعی سازه، احتمال فروریزش کاهش می‌یابد. علاوه بر این، شکل‌پذیری بیشتر در سازه‌های بهینه‌شده به آن‌ها اجازه می‌دهد تا تحت رویدادهای لرزه‌ای خاص، دریفت‌های بیشتری را تحمل کنند. در نهایت، این پژوهش تأیید می‌کند که هندسه پلان (به‌ویژه تعداد دهانه‌ها) پارامتری تعیین‌کننده برای بهینه‌سازی استراتژی‌های قاب‌مهاربازو و بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان‌های بلندمرتبه است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1- امیری‌راد، مریم؛ (۱۳۹۴)، «بررسی رفتار قاب‌های سه‌بعدی بتن‌آرمه تحت اثر خرابی پیشرونده»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی عمران، دانشگاه تبریز.
2- توکلی‌فرد، حمیدرضا؛ مرادی‌افراپلی، مجید؛ (۱۴۰۰)، «اثیر میزان نامنظمی در پلان بر پتانسیل خرابی پیشرونده ساختمان‌های فولادی با سیستم قاب خمشی و مهاربندی دوگانه»، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی بابل
3-حمیدی‌شاد، محمدحسین؛ (۱۳۹۴)، «بررسی غیرخطی آسیب‌پذیری سازه‌های قاب خمشی بتن‌آرمه در برابر خرابی پیشرونده»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه علم و فرهنگ، خرداد ماه.
4-دربانیان، رضا؛ (۱۳۹۱)، «ارزیابی نیازهای لرزه‌ای قاب خمشی فولادی تحت رکوردهای متوالی حاوی لرزش اصلی و پس‌لرزه»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: دکتر سید بهرام بهشتی‌اول، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.
5-طبایی، سیدسعید؛ افشاری، محمد؛ ضیایی‌مهر، بهادر؛ بهار، امید؛ (۱۳۹۵)، «ارزیابی عملکرد سیستم ترکیبی دیاگرید در سازه‌های بلندمرتبه»، دهمین کنگره بین‌المللی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، ۱۵ تا ۱۷ اردیبهشت
6-ATC-58, (2011). Guidelines for Seismic Performance Assessment of Buildings. Redwood City, CA: Applied Technology Council.
7-Anagnos, T.; Rojahn, C.; and Kiremidjian, A.S., (1994). “Building Fragility Relationships for California”, Proceedings of the Fifth U.S. National Conference on Earthquake Engineering, pp. 389-396.
8-Arizaga, G., (2006). “Earthquake Induced Damage Estimation for Steel Buildings in Puerto Rico”, Master of Science Thesis in Civil Engineering, University of Puerto Rico.
9- Vamvatsikos, D. and Cornell, C.A., (2003). “Incremental Dynamic Analysis”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 31(3), pp. 491-514.
10- Azarbakht, A. and Dolsek, M., (2010). “Progressive Incremental Dynamic Analysis”, Journal of Structural Engineering, (ASCE), 137(3), pp. 445-455.
11- Baile, V. and Bage, A.A., (2017). “Comparative Study of Diagrid, Simple Frame and Various Bracing Systems”, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 6(6), pp. 11967-11975.
12-Barbosa, A.R. and Ramadhan, G., (2014). “Seismic Performance of a Tall Diagrid Steel Building with Tuned Mass Dampers”, International Journal of Innovations in Materials Science and Engineering, 1(2), pp. 244-252.
13-Fawzia, S. and Fatima, T., (2010). “Deflection Control in Composite Building by Using Belt Truss and Outriggers System”, Proceedings of the 2010 World Academy of Science, Engineering and Technology Conference.
14- Federal Emergency Management Agency (FEMA), (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. Report No. FEMA P695, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC.
15-Gerasimidis, S.; Efthymiou, E.; and Baniotopoulos, C., (2009). “Optimum Outrigger Locations of High-Rise Steel Buildings for Wind Loading”, EACWE 5, Florence, Italy.
16- Ghobarah, A., (2004). “Response of Structures to Near-Fault Ground Motions”, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, August.
17-Haghollahi, A.; Besharat, F.; Ferdous, M.; and Kasiri, M., (2012). “Optimization of Outrigger Locations in Steel Tall Buildings Subjected to Earthquake Loads”, The 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisboa.
18-Huo, J.R. and Hwang, H., (1996). “Fragility of Memphis
19- Jahanshahi, M.R. and Rahgozar, R., (2013). “Optimum Location of Outrigger-Belt Truss in Tall Buildings Based on Maximization of the Belt Truss Strain Energy”, International Journal of Engineering, 26(7), pp. 693-700.
20-Jalayer, F., (2003). “Direct Probabilistic Seismic Analysis: Implementation Non-Linear Dynamic Assessments”, Blume Center Technical Reports.
21-Jani, K. and Patel, P.V., (2013). “Analysis and Design of Diagrid Structural System for High Rise Steel Buildings”, Procedia Engineering, 51, pp. 92-100.
22- Kia Darbandsari, S. and Firoozi Nezamabadi, M., (2017). “A Comparative Study on Seismic Performance of Hexagrid, Diagrid and Tubular Structural Systems”, Journal of Structural Engineering and Geotechnics, 7(1), pp. 55-65.
23- Kim, J.; Jun, Y.; and Lee, Y.H., (2011). “Seismic Performance Evaluation of Diagrid System Buildings”, 2nd Specialty Conference on Disaster Mitigation, Manitoba, June.
24-Kiran Nanduri, R.; Suresh, B.; and Hussain, I.H.M.D., (2013). “Optimum Position of Outrigger System for High-Rise Reinforced Concrete Buildings Under Wind and Earthquake Loadings”, American Journal of Engineering Research (AJER), 2(8), pp. 76-89.
25-McNabb, J.W. and Bess, M.B., (1975). “Drift Reduction Factors for Belted High Rise Structures”, Engineering Journal - American Institute of Steel Construction.
26-Moradi, M. and Abdolmohammadi, M., (2020). “Seismic Fragility Evaluation of a Diagrid Structure Based on Energy Method”, Journal of Constructional Steel Research, 174, 106311.
27-Murao, O. and Yamazaki, F., (2000). “Development of Fragility Curves for Buildings in Japan”, Confronting Urban Earthquakes: Report of Fundamental Research on the Mitigation of Urban Disasters Caused by Near-Field Earthquakes, pp. 226-230.
28-Noel Francis; Vasugi, K.; and Mathew Paul, (2019). “Structural Behavior of High Rise Building using Different Hexagrid Sizes for Earthquake Loading”, International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), 8(1), pp. 1199-1203.
29-Raj Kiran Nanduri, P.M.B.; Suresh, B.; and Hussain, M.I., (2013). “Optimum Position of Outrigger System for High-Rise Reinforced Concrete Buildings Under Wind And Earthquake Loadings”, American Journal of Engineering Research (AJER), 2(8), pp. 76-89.
30-Reihorn, M.; Barron, C.; and Ayala, A., (2001). “Spectral Evaluation of Seismic Fragility of Structures”, Structural Safety and Reliability, Balkema Publishers.
31-Rutenberg, A. and Tal, D., (1987). “Lateral Load Response of Belted Tall Building Structures”, Engineering Structures, 9(1), pp. 53-67.
32-Smith, B.S. and Salim, I., (1983). “Formulate for Optimum Drift Resistance of Outrigger Braced Tall Building Structures”, Computers & Structures, 17(1), pp. 45-50.
33-Smyth, A., (2004). “Probabilistic Benefit-Cost Analysis for Earthquake Damage Mitigation: Evaluating Measures for Apartment Houses in Turkey”, Earthquake Spectra, 20(1), pp. 171-203.
34- Smyth, A.W.; Altay, G.; Deodatis, G.; Erdik, M.; Franco, G.; Gülkan, P.; Kunreuther, H.; Luş, H.; Mete, E.; Seeber, N.; and Yüzügüllü, Ö., (2004). “Probabilistic Benefit-Cost Analysis for Earthquake Damage Mitigation: Evaluating Measures for Apartment Houses in Turkey”, Earthquake Spectra, 20(1), pp. 171-203.