برآورد تقریبی شتاب جانبی در سازه‌های بلند با روش تیر طره برشی-خمشی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله روشی برای تخمین پاسخ لرزه‌ای شتاب جانبی در سازه‌های بلند ارائه شده است. با در دست داشتن پاسخ شتاب جانبی در طبقات سازه، می‌توان با انجام تمهیداتی از خسارت به اجزای غیرسازه‌ای حساس به شتاب ساختمان کاست. در این مقاله، پاسخ لرزه‌ای شتاب سازه از ترکیب روابط مود-جابجایی، با روابط روش مدل‌سازی سازه‌های بلند با تیر طره خمشی و تیر طره برشی و با تخمین مؤلفه‌های دینامیکی سازه بلند بدست آمده است. روابط و راه‌حل‌های سریعی برای بدست آوردن شکل‌های مودی، نسبت‌های پریودی و ضرایب مشارکت مودی برای سازه‌ها ارائه‌ شده‌اند. در رابطه‌ پیشنهاد‌ شده برای محاسبه پاسخ لرزه‌ای شتاب جانبی، نیاز به دانستن اطلاعات کمتری از ساختمان است، که این امر باعث آسانی و تسریع تحلیل می‌شود. با محاسبه شتاب جانبی سازه 10 و 15 طبقه طی سه نگاشت شتاب زمین‌لرزه با استفاده از رابطه ارائه شده و تحلیل همان سازه‌ها در نرم افزار اجزای محدود OpenSees دقت رابطه ارائه شده بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که رابطه ارائه شده بدون نیاز به مدلسازی و تحلیل نرم افزاری و صرف وقت، تخمین مناسبی را ارائه می دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Approximate evaluation of lateral acceleration in tall buildings with shear-flexural cantilever beam method

نویسندگان [English]

  • Mahmood Yahyai 1
  • Mostafa Massoudi 2
  • Farid Ghorbani 3
1 Professor, Civil Engineering Department, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Assistant professor, Civil Engineering Department, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 MSc of Civil Engineering,, Civil Engineering Department, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper a new method is proposed to estimate the seismic lateral acceleration response in tall buildings. Evaluation of lateral acceleration response in the stories of the structure will allow measures to be taken to reduce the damage on non-structural elements sensitive to lateral acceleration. In this article seismic acceleration response of the structure is obtained by combining mode-acceleration approach with shear-flexural cantilever beams method, and by estimating dynamic components of tall buildings. Quick proposed solutions and equation to calculate the seismic lateral acceleration response, require less information about the structure, which makes analysis easier and faster. The accuracy of the proposed equation is examined by calculating lateral acceleration of 10, 15 story structures during 3 earthquake records using the proposed equation and analyzing the same structures in finite element software, OpenSees. The results show that the proposed equation which does not need simulation and software analysis, offers a good estimation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tall building
  • Lateral acceleration
  • Mode-superposition
  • Shear-flexural cantilever beam

[1] Taghavi, Shahram, and Eduardo Miranda. "Response assessment of nonstructural building elements." Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2003.

 [2] Smith, Bryan Stafford, and Elizabeth Crowe. "Estimating periods of vibration of tall buildings." Journal of structural engineering 112.5 (1986): 1005-1019.

 [3] Smith, Bryan Stafford, and Alex Coull. Tall building structures: analysis and design. University of Texas Press, 1991.

 [4] Hansteen, Ole Edvard, and Kolbein Bell. "On the accuracy of mode superposition analysis in structural dynamics." Earthquake Engineering & Structural Dynamics 7.5 (1979): 405-411.

 [5] Newmark, Nathan M., and William J. Hall. "Earthquake spectra and design."Earth System Dynamics 1 (1982).

 [6] Grund, Christian, and Niels Westergård-Nielsen. "Age structure of the workforce and firm performance." International Journal of Manpower 29.5 (2008): 410-422.

 [7] Chopra, Anil K. "Dynamics of structures." Vol. 3. New Jersey: Prentice Hall, 1995.

 [8] Miranda, Eduardo. "Approximate seismic lateral deformation demands in multistory buildings." Journal of Structural Engineering 125.4 (1999): 417-425.

 [9] Miranda, Eduardo, and Shahram Taghavi. "Approximate floor acceleration demands in multistory buildings. I: Formulation." Journal of structural engineering 131.2 (2005): 203-211.

 [10] Reinoso, E., and E. Miranda. "Estimation of floor acceleration demands in highrise buildings during earthquakes." The Structural Design of Tall and Special Buildings 14.2 (2005): 107-130.

 [11] Medina, Ricardo A., Ragunath Sankaranarayanan, and Kevin M. Kingston. "Floor response spectra for light components mounted on regular moment-resisting frame structures." Engineering structures 28.14 (2006): 1927-1940.

 [12] Ghasemzadeh, Hasan, Hamid Rahmani Samani, and Masoud Mirtaheri. "Vibration analysis of steel structures including the effect of panel zone flexibility based on the energy method." Earthquake Engineering and Engineering Vibration 12.4 (2013): 587-598.

 [13] Silvestre, Nuno, and Dinar Camotim. "Shear deformable generalized beam theory for the analysis of thin-walled composite members." Journal of Engineering Mechanics 139.8 (2012): 1010-1024.

 [14] Hariri-Ardebili, Mohammad Amin, Hamid Rahmani Samani, and Masoud Mirtaheri. "Free and Forced Vibration Analysis of an Infilled Steel Frame: Experimental, Numerical, and Analytical Methods." Shock and Vibration 2014 (2014).