ارزيابي ضوابط لرزه‌اي دستورالعمل DBD12 در طراحي قاب‌هاي خمشي بتن‌آرمه با درنظرگيري اثرات اندركنش خاك و سازه

Seismic Evaluation of DBD12 Model Code Provisions in Design of RC Moment Frames Considering Soil–Structure Interaction Effects

روش طراحي مستقيم مبتني بر تغييرمكان به عنوان يكي از ابزارهاي جديد جهت تحقق اهداف عملكردي طراح شناخته مي‌شود تاكنون پژوهش‌هاي مختلفي پيرامون ارزيابي عملكرد سازه‌هاي طراحي شده به روش طراحي مستقيم مبتني بر تغييرمكان صورت گرفته است. ليكن توجه چنداني به عملكرد سازه‌هاي طراحي شده به اين روش با در نظر گرفتن اثرات اندركنش خاك و سازه نشده است. در اين پژوهش ارزيابي عملكرد لرزه‌اي قاب‌هاي خمشي بتن‌آرمه طراحي شده به روش طراحي مستقيم مبتني بر تغييرمكان با در نظر گرفتن اثرات اندركنش خاك و سازه در دستور كار قرار گرفته است. بدين منظور 4 قاب‌ خمشي بتن‌آرمه با ارتفاع مختلف كه بر روي يك لايه خاك به عمق 20 متر قرار گرفته‌اند طبق ضوابط دستورالعمل DBD12 طراحي شده‌اند. در روند طراحي پروفيل تغييرمكان طراحي، با توجه به اثرات انعطاف‌پذيري تكيه‌گاه تصحيح شده است. در مدل‌سازي اثرات اندركنش خاك و سازه از روش زيرسازه استفاده شده است؛ به‌‌طوري كه خاك زير سازه با استفاده از فنرها و ميراگرهاي جايگزين در زير فونداسيون مدل‌سازي شده است. در مدل‌سازي رفتار غيرخطي تيرها از مدل مفصل خميري استفاده شده است. مدل‌سازي رفتار غيرخطي ستون‌ها نيز با استفاده از مدل دوران قطري كه به طور غيرمستقيم از مفاصل خميري استفاده مي‌كند، انجام شده است. به منظور بررسي رفتار قاب‌هاي موردنظر از تحليل‌هاي تاريخچه زماني غيرخطي با به‌كارگيري دو دسته شتاب‌نگاشت طبيعي و مصنوعي توليد شده بر اساس مباني تبديل موجك، استفاده شده است. نتايج حاصل از بررسي قاب‌هاي با پايه انعطاف‌پذير نشان‌دهنده افزايش پاسخ تغييرمكاني قاب‌ها تا 8/22 درصد نسبت به مدل‌هاي با پاي ثابت مي‌باشد. در حالي كه اثرات اندركنش خاك و سازه تأثير چنداني در روند تغييرمكان نسبي طبقات ايجاد نكرده است به‌گونه‌اي كه در هيچ‌كدام از قاب‌ها متوسط بيشينه تغييرمكان نسبي طبقات از حدود مجاز فراتر نرفته است.

Today, conventional force based structural design (FBD) approach due to the weakness in controlling the expected performance level during an earthquake, do not meet the performance expectations of the designer. Direct displacement based design approach (DDBD) is recognized as one of the new main tools for satisfaction designer expected performance level. The effectiveness of DDBD approach has been evaluated in controlling the expected performance level of many structural systems so far, while the least attention has been paid to the effects of geophysical and site effect studies. In this study, seismic performance of RC frames designed with DDBD approach considering soil–structure interaction effects has been investigated. For this purpose, 4 RC frames with different heights that are placed on a 20 meters layer of soil were designed based on mentioned approaches. In the design process, the design displacement profile has been corrected according to the effect of soil-flexibility. The results of the study of frames with flexible bases show an increase in the displacement response of frames up to 8.22% compared to models with fixed bases. While the effects of soil-structure interaction did not have much effect on the story drift, so that in none of the frames the average maximum story drift did not exceed the expected performance level. In order to comprehensively investigate the soil–structure interaction effects, the performance evaluation of the RC frames in low-, medium-, and high-risk has also been examined. The results show minor changes in the maximum story drift at three different risk levels, considering soil–structure interaction effects.