ارزیابی قابلیت ‏اطمینان لرزه‏ای قاب‏های خمشی فولادی بهسازی شده با مهاربندهای همگرا با مدل‏های احتمالاتی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

احتمال خرابی سازه‏ای که با استفاده از روش‏های معین طرح شده است می‏تواند بیشتر از احتمال خرابی سازه‏ای ‏باشد که در شرایط مشابه و به کمک روش‏ها و مدل‏های احتمالاتی با احتساب عدم‏قطعیت‏ها طراحی گردیده است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی  قابلیت‏اطمینان لرزه‏ای قاب‏های خمشی فولادی تقویت شده با مهاربند با استفاده از مدل‏های احتمالاتی می‏باشد.  براین‏اساس، سازه‏های 3 و 9 طبقه قاب خمشی فولادی بر اساس معیارهای مقاومتی آیین‏نامه ایران طراحی شده و سپس بر اساس کنترل معیارهای جابه‏جایی، با مهاربند ضربدری، بهسازی گردید. با استفاده از مدل‏های احتمالاتی بزرگا، محل وقوع زلزله، شدت جنبش زمین در محل سازه و مدل احتمالاتی پاسخ سازه (بر اساس حداکثر جابه‏جایی بام) و به کمک روش‏های احتمالاتی، احتمال خرابی سازه‏ها برآورد گردید. قاب‏های مورد مطالعه تحت منبع لرزه‏ای زیرپوسته‏ای(Subcrustal)  با استفاده از روش احتمالاتی نمونه‏گیری (Sampling) در نرم‏افزار "آنالیز ریسک") (Rt تحلیل شدند. با مقایسه منحنی‏های احتمال فراگذشت پاسخ سازه‏ای (یا نقاط انتخاب شده روی آن) برای سازه‏های مورد مطالعه (قبل و بعد از بهسازی)، علاوه بر کاهش پاسخ لرزه‏ای سازه‏های بهسازی‏شده، قابلیت‏اطمینان آنها نیز ارتقا یافت. همچنین با انجام آنالیز حساسیت توسط روش احتمالاتی FORM، مهمترین متغیرهای تاثیرگذار بر کاهش احتمال خرابی سازه‏ها مشخص گردید. نتایج نشان داد، در سازه‏های مورد مطالعه اصلی و بهسازی‏شده تحت منبع لرزه‏ای زیرپوسته‏ای، متغیرهای تصادفی  در مدل احتمالاتی بزرگا، خطای مدل شدت جنبش زمین و خطای مدل بزرگا، تاثیرگذارترین متغیرها در کاهش احتمال خرابی سازه‏ها بودند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of seismic reliability of steel moment resisting frames rehabilitated by concentric braces with probabilistic models

نویسندگان [English]

  • Fateme Rezaei 1
  • Mohsen Gerami 2
  • Hosein Naderpour 2
1 MSc of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Probability of structure failure which has been designed by "deterministic methods" can be more than the one which has been designed in similar situation using probabilistic methods and models considering "uncertainties". The main purpose of this research was to evaluate the seismic reliability of steel moment resisting frames rehabilitated with concentric braces by probabilistic models. To do so, three-story and nine-story steel moment resisting frames were designed based on resistant criteria of Iranian code and then they were rehabilitated based on controlling drift limitations by concentric braces. Probability of frames failure was evaluated by probabilistic models of magnitude, location of earthquake, ground shaking intensity in the area of the structure, probabilistic model of building response (based on maximum lateral roof displacement) and probabilistic methods. These frames were analyzed under subcrustal source by sampling probabilistic method "Risk Tools" (RT). Comparing the exceedance probability of building response curves (or selected points on it) of the three-story and nine-story model frames (before and after rehabilitation), seismic response of rehabilitated frames, was reduced and their reliability was improved. Also the main effective variables in reducing the probability of frames failure were determined using sensitivity analysis by FORM probabilistic method. The most effective variables reducing the probability of frames failure are  in the magnitude model, ground shaking intensity model error and magnitude model error

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Reliability
  • Steel Moment Resisting Frame
  • Rehabilitation
  • Probabilistic Model

[1] FEMA, “State of art report on past performance of steel moment frame buildings in earthquakes”, Federal Emergency Management Agency, Report No, FEMA 355E, Washington, DC, (2000)

[2] Bruneau, M., Uang, C. M., Whittaker, A. S., “Ductile design of steel structures”, New York, (1998)

[3] Mahin, S. A., “Lessons from damage to steel buildings during the Northridge earthquake”, Engineering Structures, (1998)

[4] Watanabe, E., Sugiura, K., Nagata, K., Kitane, Y., “Performances and damages to steel structures during 1996 Hyogoken-Nanbu earthquake”, Engineering Structures, (1998)

[5] Nakashima, M., Inoue, K., Tada, M., “Classification of damage to steel buildings observed in the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake”, Engineering Structures, (1998)

[6] Naeim, F., Lew, M., Huang, C. H., Lam, H. K., Carpenter, L. D., “The performance of tall buildings during the 21 September 1999 chi-chi earthquake Taiwan”, The Structural Design of Tall Buildings, (2000)

[7] Di Sarno, L., Elnashai, A. S., Nethercot, D, A., “Seismic retrofitting of framed structures with stainless steel”, Journal of Constructional Steel Research, (2006)

[8] Guneyisi, E. M., "Seismic reliability of steel moment resisting framed buildings retrofitted with buckling restrained braces", Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 41, p. p. 853-874, (2012).

[9] Ditlevsen, O., and Madsen,H. O.," Structural reliability methods", Wiley and Sons, Chichester, NewYork,NY. (1996).

[10] Mahsuli, M., Haukaas, T., "Seismic risk analysis with reliability methods, part I: Models", Structural Safety, 42, p. p. 63-74, (2013).

[11] Mahsuli, M., "Model-Manual for Rt.", University of Brithish Columbia, Vancover, www.inrisk.ubc.ca, (2012)

[12] Atkinson, G. M., and Boore, D. M., "Empirical ground-motion relations for subduction-zone earthquake and their application to Cascadia and other regions", Bulletin of the Seismological Society of America, 93(4), p. p. 1703-1729, (2003).

[13] Mahsuli, M., "Probabilistic modelsT methods and software for evaluating risk to civil infrastructure".Ph.D Thesis, The University of British Columbia (Vancouver), (2012).

]14[ آیین نامه استاندارد2800، (1384) آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله، ویرایش سوم.‌

[15] McKenna, F., Scott, M. H., and Fenves, G. L., "Nonlinear finite-element analysis software architecture using object composition" ,J.Computer and Civil Engineering, 24(1), p. p.95-107, (2010).

[16] Menegotto, M., and Pinto, P. E, "Method of analysis forcyclically loaded R.C plan frames including change in geometry and non-elements behavior of elements under combined normal force and bending", Proc. Of IABSE Symposium on Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well Defined Repeated Loads,13, p. p. 15-22., (1973).

[17] FEMA, "Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings", FEMA 356, Federal Emergency Management Agency, Washington, DC, (2000).