18380

۱۸۳۸۰

توسعه طرح پلاستيك مبتني بر عملكرد در سازه هاي فولادي خمشي با احتساب اثر اندركنش خاك و سازه

دكتري

سازه

آذرماه ۱۳۹۶

دكتر غلامرضا قدرتي اميري - دكتر محسنعلي شايانفر

دكتر بهنود گنجوي

عمران

در اين رساله اثر اندركنش خاك و سازه بر عملكرد لرزه¬اي سازه چند درجه آزاد برشي و قاب خمشي فولادي طرح شده به روش طراحي پلاستيك مبتني بر عملكرد، در گستره غيرارتجاعي بررسي خواهد شد. مطالعات گذشته نشان داد كه اثرات اندركنش خاك و سازه بر عملكرد لرزه¬اي سازه¬ها قابل ملاحظه مي باشد. بطور كلي بيشتر مطالعات انجام گرفته در اين حوزه به بررسي سازه¬هاي يك درجه آزاد و يا چند درجه آزاد برشي محدود بوده است. در اين رساله ضمن بررسي عملكرد قابهاي برشي با احتساب اثرات توام درجات آزادي و اندركنش خاك و سازه، پاسخ غيرخطي قابهاي خمشي فولادي طرح شده به روش طراحي پلاستيك مبتني بر عملكرد تحت اثر اندركنش خاك و سازه ارزيابي خواهد شد. به اين منظور خاك بستر به روش Cone مدلسازي شده و رفتار غيرارتجاعي قابهاي خمشي فولادي 2 تا 16 طبقه واقع بر آن تحت ركوردهاي زلزله بررسي و تفسير گرديد. با توجه به اينكه حداكثر تغييرمكان غيرخطي به عنوان پارامتر كليدي ارزيابي عملكرد نقش تعيين كننده¬اي را در آيين نامه هاي موجود بر عهده دارند، لذا پاسخ هاي تغييرمكاني سيستم¬هاي برشي با احتساب اثرات اندركنش مطالعه شده و روابط كاربردي جهت تخمين فاكتور تغييرمكان غيرخطي در حالت چند درجه آزاد بر حسب يك درجه آزاد معادل ارائه گرديد. به منظور بسط تحقيق تاثير انعطاف پذيري بستر بر پاسخ سيستم هاي قاب خمشي فولادي به صورت پارامتريك از طريق تحليل¬هاي تاريخچه زماني گسترده در محدوه وسيعي از سيستم ها با مشخصات مختلف بررسي شد. بدين منظور توزيع شكل پذيري، تغييرمكان نسبي، برش نسبي طبقات و نيز ضريب رفتار شكل پذيري قابهاي خمشي فولادي طرح شده به روش طراحي پلاستيك مبتني بر عملكرد براي سطوح مختلف رفتار غيرارتجاعي مورد مطالعه قرار گرفت. بر پايه نتايج مشاهده گرديد توزيع نياز شكل پذيري طبقات با احتساب اندركنش خاك و سازه در سيستم قاب خمشي به پريود سيستم وابسته مي باشد. بر اين اساس در سيستم اندركنشي با پريود كوتاه نياز شكل پذيري طبقات پايين كاهش و طبقات بالا افزايش مي يابد، اين در حالي است كه به علت انعطاف پذيري بستر در قاب با پريودهاي متوسط و بلندتر نتايج بالعكس مي باشد. مقايسه توزيع تغييرمكان نسبي طبقات نيز اين پديده را نشان مي دهد كه مي تواند سبب تاثير بر تغييرمكان هدف در قاب خمشي عملكردي و لذا تغيير مكانيزيم تسليم از پيش تعيين شده در طراحي گردد. مطالعه پارامتريك برش، حاكي از آن است كه با شدت يافتن اثر اندركنش برش نسبي در راستاي ارتفاع سازه براي همه محدوده¬هاي پريودي و مشخصه¬هاي مختلف كاهش مي يابد. بر اساس تحليل¬هاي غيرخطي الگوي توزيع بار جانبي در راستاي ارتفاع سازه براي حالات مختلف اندركنشي پيشنهاد گرديد. همچنين مشاهده شد ضريب رفتار شكل پذيري در سيستم چند درجه آزاد قاب خمشي در حالت پاي ثابت و اندركنشي تابعي از پريود و پارامترهاي بي بعد اندركنش بوده و با افزايش اين پارامترها به ترتيب افزايش و كاهش يافته است. بر اساس تحقيقات انجام گرفته روابط كاربردي براي تعيين ضريب رفتار شكل پذيري به منظور بكارگيري در طرح لرزه¬اي قاب¬ها فولادي در حالت عملكردي استخراج و براي پارامترهاي بي بعد مختلف فرمول بندي گرديد.

1396/11/08

1/25/2018 12:00:00 AM

This study attempts to investigate the effects of Multi-Degree-of-Freedom (MDOF) and soil-structure interaction (SSI) on the constant-ductility inelastic performance of building structures, simultaneously. Previous studies have been devoted to investigate the effect of SSI on seismic responses of shear structures. Current research primarily investigate the higher-mode effects on the constant-ductility inelastic displacement factors of soil- MDOF structure systems, and then the effect of soil-structure interaction (SSI) on inelastic seismic demands of the steel moment frame (SMF) structures designed with performance-based plastic design (PBPB) approach are parametrically investigated under strong ground motions. The soil beneath the super structures was modeled using some non-dimensional parameters based on Cone model and the inelastic response of mounted MDOF systems are interpreted parametrically. Based on results a new expression is proposed to estimate the ratio of inelastic displacement factor of MDOF soil-structure systems to that of SDOF counterpart. Results of ductility distribution indicate that among the aforementioned SMFs with different fundamental period, mid-rise SMFs designed based on performance-based plastic design (PBPB) approach generally has the best performance in soil–structure systems. It is demonstrated that under slight and moderate SSI, structures designed according to various load patterns tend to more uniform distribution as compared to fixed-base condition. However, all of them lose their efficiency when the SSI effects are dominant and inelastic response is pronounced. It is indicated that SSI can significantly affect the height-wise distribution of drift demands, which is different for low- and high-rise buildings which may lead to more uniform distribution of drift and ductility demands along the height of the structures when compared to the fixed-base systems. This is due to the fact that SSI can change the yield mechanism of the predefined plastic hinges in PBPD when compared to the fixed-base counterpart model. Based on the numerical results of this study, a simplified equation is proposed for practical purpose to refine and modify the lateral force distribution pattern already suggested by researchers based on the study of inelastic behavior developed for fixed- and flexible-base structures by using relative distribution of maximum story shears of the selected structures subjected to various earthquake ground motions. It is demonstrated that the proposed equations can be adequately estimated the optimum values of shear proportioning factor for both fixed-and SSI systems. Also, for all ranges of periods, the value of ductility-dependent strength reduction factors (Rµ) of SMRF designed based on PBPD approach (Rµ) decreases as the SSI effect (i.e., a0) increases. The phenomenon is more intensified for the cases of higher inelastic demands and short-period structures. Reulse are formulated for variouse SSI intensity to be applied in PBPD procedure.