بررسی رفتار ساختمان های بلند دارای هسته بتن مسلح با امکان مفصل دوگانه

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مهدیشهر

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان

چکیده

ساختمان‌های بلند دارای هسته بتن مسلح در صنعت ساختمان به صورت روز افزون در حال رشد هستند. عموما وقوع یک مفصل پلاستیک در پای هسته اینگونه سازه‌ها مورد نظر طراحان است. در این تحقیق با توجه به چنین دیدگاهی، ابتدا سه سازه 20، 30 و 40 طبقه مطابق عرف با کمک روش تحلیل طیف پاسخ مدی، طراحی می‌شوند. سپس با رویکرد تشکیل یک مفصل در پای سازه، این ناحیه به صورت غیر خطی مدل می‌شود و هفت نگاشت زلزله بر سازه‌ها اعمال می‌گردد. نتایج نشان میدهد نیاز لنگر در اواسط ارتفاع هسته بسیار بیشتر از مقادیر مورد انتظار است که از تحلیل طیفی حاصل شده، به گونه‌ای که عملا حفظ سازه در این نواحی در حالت الاستیک، مستلزم مقادیر میلگرد بیش از حد است. این موضوع ناشی از اثر مدهای بالاتر می‌باشد، بعلاوه اینکه وقوع مفصل در پای سازه چندان از اثر مدهای بالاتر نمی‌کاهد. لذا در رویکرد دیگری، امکان وقوع مفصل پلاستیک دیگری در ارتفاع سازه‌ها پیش بینی شده و مدل‌ها با امکان وقوع دو مفصل پلاستیک تحت اثر نگاشت‌ها قرار میگیرند که نتایج از کاهش مقدار لنگر اواسط ارتفاع به ترتیب در حدود 35، 34 و30 درصد برای سازه‌های فوق الذکر حکایت داشت. دیدگاه دیگر اینکه امکان رخداد پلاستیسیته گسترده در کل ارتفاع هسته وجود داشته باشد و لذا مفصل پلاستیک در یک یا دو ناحیه متمرکز نباشد. تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی نشان داد تغییر مکان جانبی نسبی بین طبقه‌ای چنین مدلی مطلوب نیست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Behavior of Core Wall in Tall Buildings Capable of Two Hinges

نویسندگان [English]

  • Hamid beiraghi 1
  • Ali Kheyroddin 2
  • Mohamad Ali Kafi 3
1 Lecturer, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University Mahdishahr Branch
2 Professor, Department of Civil Engineering, Semnan University
3 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Semnan University
چکیده [English]

Tall buildings with Cor wall are growing in the structural industry. Generally, occurring one plastic hinge in the base of the structure is acceptable. In this research,20, 30 and 40 story buildings are designed according to the practice and response spectrum analysis. Then, the base of the structures are modeled by inelastic elements and seven earthquake records are applied to the models.The results show that the moment demands around the mid-height of the reinforced concrete core walls are more than expected values.This matter result in more reinforcement than the amount required from respons spectrum analysis.Another approach is to use another plastic hinge in the mid-height of the core wall.Nonlinear time history analysis of the model with capability of two plastic hinge shows that the moment demand will decrease more than 30 percent for the studied buildings.A third approach is the extended plasticity in which the core wall can have plasticity in anywhere along the height of the core wall. The results show that the interstory drift of such models is not satisfactory. The behavior of the wall will be studied in each approach.

کلیدواژه‌ها [English]

  • reinforced concrete
  • Plastic hinge
  • Tall building
[1]  Maffei, J. and Yuen, N.; "Seismic Performance and Design Requirements for High Rise Buildings";  Structural Magazine, (2007) 28–32.

[2]  Lew, M.; "The relationship of ground motion hazard to the design of tall buildings"; Structal Design of Tall and Special Building, No. 19, (2010) 43–60.

[3]  Blakeley RWG. Cooney RC. Megget LM.; "Seismic shear loading at flexural capacity in cantilever wall structures"; Bulletin New Zealand National Society Earthquake Engineering, No. 8 (1975) 278–290.

[4]  Derecho, AT. Iqbal, M. Ghosh, SK. Fintel, M. Corley, WG. and Scanlon, A.; "Structural Walls in Earthquake-Resistant Buildings Dynamic Analysis of Isolated Structural Walls Development of Design Procedure – Design Force Levels"; Portland Cement Association: Skokie, IL, (1981).

[5]  Eibl, J. and Keintzel, F.; "Seismic shear forces in RC cantilever shear walls"; Proceedings, 9th World Conference on Earthquake Engineering, Tokyo/Kyoto, Japan, (1988) Report 9-1-1.

[6]  Paulay T, Priestley MJN.; "Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings"; Wiley: Hoboken, NJ, (1992).

[7]  Eberhard MO, Sozen MA.; "Member behavior-based method to determine design shear in earthquake-resistant walls", Journal of Structural Engineering, No. 119 (1993) 619–640.

[8]  Filiatrault A, D’Aronco D,; "Tinawi R. Seismic shear demand of ductile cantilever walls: a Canadian code perspective"; Canadian Journal of Civil Engineering, No. 21 (1994) 363–376.

[9]  Panneton M, Léger P, Tremblay R.; " Inelastic analysis of a reinforced concrete shear wall building according to the National Building Code of Canada 2005"; Canadian Journal of Civil Engineering No.33 (2006) 854–871.

[10]  Rutenberg A, Nsieri E.; "The seismic shear demand in ductile cantilever wall systems and the EC8 provisions"; Bulletin of Earthquake Engineering, No.4 (2006) 1–21.

[11]  Panagiotou M, Restrepo JI, Conte JP.; "Shake Table Test of a 7-Story Full Scale Reinforced Concrete Wall Building Slice, Phase I: Rectangular Wall", ASCE Journal of Structural Engineering, No.137 (2011) 691–705.

[12]  Panagiotou M.; "Seismic design, testing, and analysis of reinforced concrete wall buildings", Ph.D. Thesis, University of California, San Diego (2008).

[13]  Park R, Paulay T.; "Reinforced Concrete Structures", John Wiley & Sons, Inc.: NJ (1975).

[14]  ACI 318-08.; "Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-08) and Commentary", ACI Committee 318: Farmington Hills, (2008).

[15]  ASCE 7-05.; "Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures"; American Society of Civil Engineers: Reston, VA, (2006).

[16]  CEN EC8.; "Design of Structures for Earthquake Resistance", European Committee for Standardisation: Brussels, Belgium, (2004).

[17]  NZS 3101.; "New Zealand Standard, Part 1- The Design of Concrete Structures", Standards New Zealand: Wellington, New Zealand, (2006).

[18]  CSA Standard A23.3-04.; "Design of Concrete Structures. Canadian Standard Association: Rexdale, Canada, (2005).

[19]  Moehle J, Bozorgnia Y, Yang TY.; "The Tall Buildings Initiative", Proceedings SEAOC Convention (2007) 315–324.

[20]  Panagiotou M, Restrepo JI.; "Dual-plastic hinge design concept for reducing higher-mode effects on high-rise cantilever wall buildings", Earthquake engineering and structural dynamics, No. 38 (2009) 1359–1380.

[21]  Sullivan, TJ. Priestley MJN.; "Calvi GM, Estimating the Higher-Mode Response of Ductile Structures", Journal of Earthquake Engineering, No. 12 (2008) 456–472.

[22]  Calugaru, V. and Panagiotou, M.; " Response of tall cantilever wall buildings to strong pulse type seismic excitation"; Earthquake engineering and structural dynamics, No. 41 (2012) 1301–1318

[23]  Panagiotou, Mand Restrepo, JI.; " Dual-plastic hinge design concept for reducing higher-mode effects on high-rise cantilever wall buildings"; Earthquake engineering and structural dynamics, No. 38 (2009) 1359–1380.

[24] آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ویرایش سوم، 1384.

[24]  ETABS Nonlinear Version 9.2.0.; "Extended 3D Analysis of Building Structures, Computers and Structures", Inc. Berkeley, CA.24 peer (2008).

[26]  Computer and Structures, Inc,; "Perform-3D V5: Nonlinear Analysis and Performance Assessment for 3D Structures", Berkeley, CA, (2011).

[26] سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، دستورالعمل بهسازی لرزه­ای ساختمانهای موجود 1381.

[27]  Mander, J.B., Priestley, M.J.N. and Park, R.; "Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete", ASCE Journal of Structural Engineering, No. 114(8) (1988), 1804-1826.

[28] خیرالدین، علی، "آنالیز و طراحی دیوارهای برشی،" انتشارات دانشگاه سمنان، ویرایش دوم،1390.  

[29]  Powell, G.; "Detailed example of a tall shear wall building using CSI’s Perform 3D nonlinear dynamic analysis," Berkeley, CA: Computers and Structures Inc, (2007).

[30]  Wallace, J.W.; "Modeling issues for tall reinforced concrete core wall buildings"; The Structural Design of Tall and Special Buildings, No. 16 (2007) 615-632.

[31]  Data source: PEER (http://peer.berkeley. edu/smcat).