پديد آورندگان :
تقي زاده، مهديس دانشگاه سمنان - دانشكده مهندسي عمران، سمنان، ايران , قلهكي، مجيد دانشگاه سمنان - دانشكده مهندسي عمران، سمنان، ايران , رضايي فر، اميد دانشگاه سمنان - دانشكده مهندسي عمران، سمنان، ايران
كليدواژه :
سيستم ستون فقراتي , اندركنش خاك – سازه , زلزلهي حوزه نزديك , زلزلهي حوزه دور
چكيده فارسي :
در طي ساليان گذشته محققان جهت بررسي رفتار سيستم قاب مهاربندي شده ايدههاي مختلفي را مورد مطالعه و بررسي قرار دادند كه يكي از اين ايدهها مهاربند ستون فقراتي مي باشد. اين نوع مهاربند، يك سيستم توسعه يافته ي نيرو – مقاوم لرزهاي است كه با ثابت نگه داشتن مقدار جابه جايي نسبي بين طبقه اي، مانع ايجاد شكست طبقات مي شود. اين سيستم متشكل از اعضاي قاب مهاربندي شده ي هم محور متعارف به همراه يك خرپاي قوي مي باشد كه هدف آن توزيع يكنواخت جابه جايي هاي نسبي طبقه در ارتفاع ساختمان است. خرپاي قوي همانند يك ستون فقرات، مانع تمركز آسيب در يك يا چند طبقه در قاب مهاربندي شدهي هم محور مي شود. از طرفي، زلزله هايي كه در حوزه ي نزديك رخ مي دهند، هم به لحاظ دامنه و هم به لحاظ محتواي فركانسي با حركات لرزهاي دور از گسل متفاوتند. بنابراين لازم است به بررسي و شناخت ويژگي ها و ماهيت ركوردهاي نزديك گسل و تاثير آن بر روي سازه ها پرداخته شود. علاوه بر زلزله، خاك زير سازه نيز مي تواند تغييراتي را در پاسخ سازه ايجاد كند به ويژه اگر سازه روي خاك نرم ساخته شده باشد. به طور معمول در آيين نامه ها، روش هايي كه براي تحليل سازه ها درنظر گرفته شده اند با اين فرض است كه سازه روي بستر صلب قرار دارد حال آنكه در واقعيت هميشه اينطور نيست و نرم يا سخت بودن خاك زير سازه تاثير متفاوتي روي پاسخ آن خواهد داشت. بنابراين بهتر است بحث اندركنش خاك – سازه در طراحي ها درنظر گرفته شود. در اين مقاله، اثر خاك هاي مختلف پي با لحاظ اندركنش خاك – سازه بر روي رفتار سيستم مهاربند ستون فقراتي تحت زلزلهي حوزه ي دور و نزديك مورد بررسي قرار مي گيرد. مدل هاي استفاده شده در اين مقاله، شامل سازه هاي 3، 6 و 12 طبقه با سه نمونه سيستم نيرو – مقاوم لرزهاي داراي پيكربندي مختلف در محل تقاطع مهاربندها به تير ميباشد. دو نمونه خاك سخت و نرم در زير اين سازهها به ترتيب داراي ويژگيهاي خاك تيپ دو و چهار مطابق با استاندارد 2800 زلزلهي ايران ويرايش چهارم، مدل شده است. جهت تحليل اين سازهها، از روش تحليل ديناميكي تاريخچه زماني غيرخطي براي هفت شتابنگاشت زلزلهي حوزهي دور و هفت شتاب نگاشت زلزله ي حوزه ي نزديك، در دو حالت پايه ثابت و پايه اندركنشي، استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه بيشينه تغييرمكان بام سازه هاي 3، 6 و 12 طبقه در دهانه هاي l/4، l/3 و 5l/12 در خاكهاي سخت (تيپ 2)، تحت هر دو زلزله ي دور و نزديك با تغييرات ناچيز همراه است اما در خاك هاي نرم (تيپ 4) تحت زلزله هاي دور و نزديك بين 2/93 تا 18/22 درصد افزايش مييابد. نسبت جابه جايي نسبي ميان طبقه تحت زلزله هاي دور و نزديك گسل در خاك سخت، در سازه هاي 3 و 6 طبقه افزايش ناچيز و در سازه ي 12 طبقه تا 75/6 درصد كاهش داشته است. در خاك نرم همه ي سازه ها در حوزهي نزديك تا 67/11 درصد افزايش و در حوزهي دور سازه هاي 3 و 6 طبقه تا 86/4 درصد كاهش و سازه 12 طبقه تا 7/70 درصد افزايش داشته است. همچنين نسبت جابه جايي نسبي پسماند سازه هاي 3، 6 و 12 طبقه تحت ميانگين زلزله هاي حوزه ي نزديك، در خاك سخت تا 8/52 درصد كاهش و در خاك نرم تا 36/02 درصد افزايش داشته است.
چكيده لاتين :
During the past years, researchers have developed ideas to thoroughly investigated into the behavior of
structural bracing systems. Accordingly, one of these emerging systems is the Strong Back Bracing System
(SBBS) by which the inter-storey drifts are maintained constant to prevent occurrence of failure. This system
is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with a strong truss
whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss precludes
concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other hand, the
near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency content. Thus,
it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to earthquake, the
soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when structure rests on soft
soils. This system is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with
a strong truss whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss
precludes concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other
hand, the near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency
content. Thus, it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to
earthquake, the soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when
structure rests on soft soils. Typically, the codes provide methods for structural analysis assuming that the
structure is located on a rigid base whereas in reality, this assumption does not always hold true highlighting
the need for inclusion of soil-structure interaction into the analyses. Accordingly, this paper deals with seismic
behavior of the structures equipped with the SBBS considering the soil-structure interaction under near and
far-field earthquakes. In this respect, 3, 6 and 12-storey structures resting on stiff and loose soil (soil type II
and IV according to classification of Standard 2800) have been analyzed. To this end, nonlinear time-history
analyses using seven far and near-field earthquakes for both cases of rigid and flexible base, have been carried
out. The results indicate that maximum roof displacement of 3, 6 and 12-storey structures founded on stiff
soils (soil type II) vary insignificantly under the far and near-field earthquakes. Conversely, in the case of soft
soils (soil type IV), displacements have increased by 2.93 to 18.22%. Moreover, it was found that drift ratios
for the structures on stiff soil, in the case of 3 and 6-storey structures, increases slightly and reduced by 6.75%
for the 12-storey structure. In the case of soft soil, all structures under the near-field motion, incurred increase
in drift ratios by 11.67% and in the case of far-field, 3 and 6-storey structures experienced 4.86% decrease and
conversely, the 12-storey structure encountered 7.7% increase. In addition, ratio of residual drift of the 3, 6
and 12-storey structures under average of near-field earthquakes, has decreased and increased by 8.52 and
36.02 in the case of stiff and soft soils, respectively.
