23866

ارزيابي لرزه‌اي سازه‌هاي گهواره‌اي با استفاده از روش زمان دوام

كارشناسي ارشد

عمران

1399

1399/04/09

وحيد بروجرديان

عمران

سيستم‌هاي قاب مهاربندي معمولي ظرفيت دريفت محدودي را قبل از كمانش تحت بارهاي لرزه‌اي از خود نشان مي‌دهند و آسيب‌هاي ايجادشده در آن‌ها، منجر به كاهش مقاومت و سختي مي‌شود. سيستم‌هاي Self-Centering Buckling Resistance Column Braced Frame (SC-BRC-BF) توسعه‌يافته‌اند تا علاوه بر افزايش ظرفيت دريفت، كاهش آسيب و دريفت ماندگار را در سيستم ايجاد نمايند. سيستمSC-BRC-BF شامل دو هسته صلب است كه توسط ستون‌هاي كمانش ناپذير (BRCs) در طبقات به يكديگر متصل شده‌اند. BRCs به عنوان فيوز تعويض‌پذير جهت جذب انرژي ورودي و به‌منظور كاهش پاسخ لرزه‌اي در اين سيستم‌ها استفاده مي‌شود. جهت بازگردانندگي سيستم از كابل پيش‌تنيده عمودي استفاده مي‌شوند. اين پژوهش شامل سه قسمت به شرح زير مي باشد؛ در قسمت اول پژوهش، يك رويكرد طراحي اوليه براي سيستم‌هايSC-BRC-BF براي سازه‌هاي 3، 6 و 9 طبقه (كوتاه مرتبه) معرفي مي‌كند. سازه بهينه با نسبت مساحت مناسب بين كابل و BRC و همچنين ميزان پيش تنيدگي كابل با استفاده از حل معادلاتي و با استفاده از تحليل ديناميكي غيرخطي در حالت هسته‌ي صلب انتخاب شده است. سپس هسته هاي گهواره‌اي با لحاظ اثرات مودهاي بالا طراحي شده است. در پايان اين قسمت، سازه ها تحت تحليل هاي تاريخچه زماني مقياس شده به طيف آيين نامه در دو سطح زلزله DBE و MCE مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج تحليل ها نشان مي دهد كه روش طراحي انتخابي و هم چنين سازه‌هاي بهينه‌ي انتخابي درمقابل بارهاي لرزه اي عملكرد مطلوبي داشته است. در قسمت دوم پژوهش، سازه‌هاي بهينه انتخاب شده در پژوهش قبل (سازه‌هاي 3، 6 و 9 طبقه) مورد ارزيابي با روش زمان دوام قرار گرفت. ركوردهاي زلزله و همچنين تابع شتاب زمان دوام (سري en) براي هر يك از سازه‌ها بر اساس طيف‌هايBSE-1, BSE-2 آيين‌نامه ASCE41-06 مقياس شده جهت بررسي دقت نتايج زمان دوام، تحليل ديناميكي با استفاده از يك مجموعه ركورد 7 تايي انجام‌شده است. بررسي نتايج(ماكزيمم دريفت بام, شاخص DCF , ماكزيمم دريفت بين طبقه اي و ماكزيمم كرنش ايجاد شده در اعضا) حاصل از تحليل تاريخچه زماني سازه‌ها تحت 7 ركورد زلزله مقياس شده در سطوح خطر DBE , MCE، نشانگر صحت نتايج تخمين روش زمان دوام بوده است. استفاده از سيستم‌هاي SC-BRC-BF در سازه هاي بلندمرتبه و ميان‌مرتبه داراي مشكلاتي از جمله؛ تشديد اثرات مودهاي بالاتر به صورت افزايش تلاش‌هاي خمشي و برشي در اعضاي هسته، افزايش مساحت كابل‌هاي پيش‌تنيده و افزايش مقاطع طراحي هسته، مي باشد. در قسمت سوم پژوهش، به بررسي رفتار لرزه‌اي سيستم‌هاي سازه هاي ميان مرتبه (سازه‌هاي 12 , 16, 18 طبقه) با بكارگيري سيستم‌هاي Buckling Resistance Column Braced Frame (BRC-BF) پرداخته شده است. در اين سيستم هاي علاوه بر افزايش ظرفيت دريفت، كاهش آسيب سازه‌هاي و تعمير پذيري را در سيستم ايجاد نمايند. سيستمBRC-BF شامل دو هسته صلب است كه توسط ستون‌هاي كمانش ناپذير (BRCs) در طبقات به يكديگر متصل شده‌اند. در اين قسمت سازه ها تحت ركوردهاي مقياس شده به طيف آيين نامه در دو سطح DBE و MCE مورد بررسي قرار گرفته و هم چنين نتايج با استفاده از روش زمان دوام مورد بررسي قرار گرفت.

1400/03/23

Seismic Evaluation of Rocking Structures By Using Endurance Time Method

3/20/2022 12:00:00 AM

Ordinary restraint frame systems exhibit limited drift capacity before buckling under seismic loads, and damage to them reduces resistance and stiffness. Self-Centering Buckling Resistance Column Braced Frame (SC-BRC-BF) systems have been developed to increase the capacity of the drift, reduce damage and create a residual drift in the system. The SC-BRC-BF system consists of two rigid cores connected by Buckling Resistance columns (BRCs) on the floors. BRCs are used as interchangeable fuses to absorb incoming energy and to reduce seismic responses in these systems. Vertical prestressed cables are used to restore the system. This research consists of three parts as follows;In the first part of the study, an initial design approach for SC-BRC-BF systems for 3-, 6-, and 9-story structures (short-term) is introduced. The optimal structure is selected with the appropriate area ratio between the cable and the BRC, as well as the degree of prestressing of the cable using equations and using nonlinear dynamic analysis in rigid nuclear mode. Then the rocking cores are designed according to the effects of the higher modes. At the end of this section, the structures are examined under the time history analysis to the s in two seismic levels of DBE and MCE. The results of the analysis show that the selected design method and optimal structures have performed well against seismic loads.In the second part of the study, the optimal structures selected in the previous study (structures 3, 6 and 9 floors) were evaluated by endurance time method. This method is then compared with the conventional method of structural analysis . Earthquake records and ET records (series en) for each of the structures based on the BSE-1, BSE-2 spectra of ASCE41-06 Scaled to check the accuracy of endurance time results. A review of the results (maximum roof drift, DCF index, maximum interfacial drift and maximum strain generated in members) obtained from the analysis of time history of structures under 7 earthquake records measured at DBE, MCE risk levels, shows the accuracy of estimating endurance time results Is appropriate.The use of SC-BRC-BF systems in high-rise and medium-sized structures has problems such as; The effects of higher modes are exacerbated by increased bending and shear efforts in the core members, an increase in the area of the prestressed cables, and an increase in the design sections of the core. In the third part of the study, the seismic behavior of mid-rise structural systems (12, 16, 18, 18-story structures) was investigated using Buckling Resistance Column Braced Frame (BRC-BF) systems. In these systems, in addition to increasing the capacity of the drift, they can reduce structural damage and repair the system. The BRC-BF system consists of two rigid cores connected by unbreakable columns (BRCs) on the floors. BRCs are used as interchangeable fuses to absorb incoming energy and to reduce seismic responses in these systems. In this section, by solving the equations governing the behavior of BRC-BF systems, the design parameters of the structures are determined and then these structures are examined under the scaled records at both DBE and MCE levels and also the results are used. The endurance time method was investigated.

endurance time method , self-centring system , Nonlinear analysis , post-tensioning , rocking system

روش زمان دوام , سيستم مركزگرا , تحليل غيرخطي , پيش‌تنيدگي , سيستم گهواره‌اي