انتخاب سنجه شدت مناسب برای پیش‌بینی ظرفیت فروریزش سازه‌های فولادی کوتاه تا میان مرتبه با سیستم قاب خمشی ویژه

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی زلزله، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

پارامتری که قدرت یک زلزله را به صورت کمی بیان می‏کند، سنجه شدت نامیده می‌شود. مقدار یک سنجه شدت به ازای یک سطح خطر مشخص، پارامتر خروجی در تحلیل احتمالاتی خطر لرزه‌ای می‌باشد که در تحلیل احتمالاتی تقاضای لرزه‌ای سازه‌ها مورد استفاده قرار می‏گیرد. به عبارت دیگر وظیفه‌ یک سنجه شدت ایجاد ارتباط میان مراحل تحلیل خطر و تحلیل تقاضای لرزه‌ای سازه‌ها است. مهمترین ویژگی‌های مطلوب یک سنجه شدت مناسب کارایی و کفایت می‏باشند. اهمیت استفاده از یک سنجه شدت مناسب این است که در صورت استفاده از آن، عملکرد لرزه‌ای سازه‌ها به صورت واقع بینانه‌تری پیش‌بینی می‌شود. هدف این مطالعه بررسی عملکرد لرزه‌ای سنجه‌های شدت اسکالر برای پیش‏بینی ظرفیت فروریزش سازه‌های فولادی کوتاه تا میان مرتبه با سیستم قاب خمشی ویژه می‌باشد. به همین منظور، سه سازه فولادی 3، 6 و 9 طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه مربوط به پروژه SAC با استفاده از نرم افزار متن‌باز OpenSees به صورت غیرخطی مدلسازی شد، و مقادیر ظرفیت فروریزش سازه‌ها با استفاده از تحلیل‏های دینامیکی افزاینده تحت اثر 67 شتابنگاشت حوزه دور بدست آمد. پس از محاسبه مقادیر ظرفیت فروریزش هر یک از سازه‏ها با استفاده از سنجه‌های شدت اسکالر موجود در ادبیات فنی، که شامل سنجه‌های شدت غیر‌مرتبط با سازه و مرتبط با سازه می‌باشند، عملکرد سنجه‌های شدت شامل کارایی و کفایت نسبت به بزرگا، فاصله از گسل و سرعت موج برشی در 30 متر بالایی خاک مورد مقایسه قرار گرفت

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Selection of appropriate intensity measure for collapse capacity prediction of low to mid-rise steel special moment resisting frames

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Jamshidiha 1
  • Mansoor Yakhchalian 2
  • Benyamin Mohebi 2
1 MSc in Earthquake Engineering, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assistant professor, Faculty of Engineering and Technology, Department of Civil Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

A parameter that quantitatively represents the strength of a ground motion is called Intensity Measure (IM). The value of an IM for a given hazard level is the output parameter of Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) which is used in structural seismic analysis. In other words, an intensity measure is a link between PSHA and structural seismic analysis. The main desirable features of an appropriate IM are efficiency and sufficiency. The importance of using an appropriate IM is that the seismic performance assessment of structures can be performed more realistically. In this study, the performance of different scalar IMs to predict the collapse capacity of low to mid-rise steel Special Moment Resisting Frames (SMRFs) was evaluated. For this purpose, 3, 6 and 9-story steel SMRFs designed for the SAC project were simulated by OpenSees and the collapse capacity of these structures were determined by using incremental dynamic analyses under 67 far-field ground motion records. After calculating the collapse capacity values by using scalar IMs existing in the technical literature which are classified into structure and non-structure specific IMs, the performance of IMs including efficiency and sufficiency with respect to magnitude, source-to-site distance, and average shear-wave velocity at the upper 30 m was compared.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Incremental Dynamic Analysis
  • Collapse Capacity
  • Intensity Measure
  • Efficiency
  • Sufficiency

[1] Wyllie, L. A. and Filson, J. R. (1989). Special supplement Armenia earthquake reconnaissance report. Earthquake Spectra, 1-175.

[2] Ambraseys, N. N., Melville, C. P., & Adams, R. D. (2005). The seismicity of Egypt, Arabia and the Red Sea: a historical review. Cambridge University Press, 1-173.

[3] Kircher, C. A., Reitherman, R. K., Whitman, R. V., & Arnold, C. (1997). Estimation of earthquake losses to buildings. Earthquake spectra, 13(4), 703-720.

[4] Krawinkler, H. (2005). Van Nuys hotel building testbed report: exercising seismic performance assessment. PEER Report 2005/11. Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, CA.

[5] Cornell, C. A., & Krawinkler, H. (2000). Progress and challenges in seismic performance assessment. PEER Center News, 3(2), 1-3.

[6] Shome, N., & Cornell, C. A. (1999). Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures. PEER Report No. RMS-35, Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, CA.

[7] Luco, N. (2002). Probabilistic seismic demand analysis, SMRF connection fractures, and near-source effects. Ph.D. thesis, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Stanford University, California.

[8] Kramer, S. L., & Mitchell, R. A. (2006). Ground motion intensity measures for liquefaction hazard evaluation. Earthquake Spectra, 22(2), 413-438.

[9] Shome, N., Cornell, C. A., Bazzurro, P., & Carballo, J. E. (1998). Earthquakes, records, and nonlinear responses. Earthquake Spectra, 14(3), 469-500.

[10] Cordova, P. P., Deierlein, G. G., Mehanny, S. S., & Cornell, C. A. (2000, September). Development of a two-parameter seismic intensity measure and probabilistic assessment procedure. In: The Second US-Japan Workshop on Performance-Based Earthquake Engineering Methodology for Reinforced Concrete Building Structures. Japan, 187-206.

[11] Bojórquez, E., & Iervolino, I. (2011). Spectral shape proxies and nonlinear structural response. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 31(7), 996-1008.

[12] Eads, L., Miranda, E., & Lignos, D. G. (2015). Average spectral acceleration as an intensity measure for collapse risk assessment. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 44(12), 2057-2073.

[13] Arias, A. (1970). A measure of earthquake intensity. In: Seismic Design for Nuclear Power Plants, (R J Hansen, ed.), Cambridge, MA: MIT Press, 438-483.

[14] Park, Y. J., Ang, A. H. S., & Wen, Y. K. (1985). Seismic damage analysis of reinforced concrete buildings. Journal of Structural Engineering, 111(4), 740-757.

[15] Benjamin, J. R. (1988). A Criterion for Determining Exceedances of the Operating Basis Earthquake. EPRI Report NP-5930. Electric Power Research Institute, Palo Alto.

[16] Fajfar, P., Vidic, T., & Fischinger, M. (1990). A measure of earthquake motion capacity to damage medium-period structures. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 9(5), 236-242.

[17] Mackie, K., & Stojadinovic, B. (2003). Seismic demands for performance-based design of bridges. PEER Report 2003/16. Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley, CA.

[18] Von Thun, J., Roehm, L., Scott, G., & Wilson, J. (1998). Earthquake ground motions for design and analysis of dams. In: Earthquake Engineering and Soil Dynamics II—Recent Advances in Ground-Motion Evaluation. New York: ASCE, 463–481.

[19] Housner, G. W. (1952). Spectrum intensities of strong motion earthquakes. In Proceedings of the symposium on earthquake and blast effects on structures. Earthquake Engineering Research Institute.

[20] Bradley, B. A. (2011). Empirical equations for the prediction of displacement spectrum intensity and its correlation with other intensity measures. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 31(8), 1182-1191.

[21] Krawinkler, H. (2000). State of the art report on systems performance of steel moment frames subject to earthquake ground shaking. Report no. FEMA-355C, SAC Joint Venture.

[22] McKenna, F., Fenves, G. L., & Scott, M. H. (2000). Open system for earthquake engineering simulation. University of California, Berkeley, CA.

[23] Lignos, D. G., & Krawinkler, H. (2010). Deterioration modeling of steel components in support of collapse prediction of steel moment frames under earthquake loading. Journal of Structural Engineering, 137(11), 1291-1302.

[24] Vamvatsikos, D., & Cornell, C. A. (2002). Incremental dynamic analysis. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 31(3), 491-514.

[25] Yakhchalian, M., Ghodrati Amiri, G., & Nicknam, A. (2014). A new proxy for ground motion selection in seismic collapse assessment of tall buildings. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 23(17), 1275-1293.

[26] Vamvatsikos, D., & Cornell, C. A. (2005). Developing efficient scalar and vector intensity measures for IDA capacity estimation by incorporating elastic spectral shape information. Earthquake engineering & structural dynamics, 34(13), 1573-1600.

[27] Tsantaki, S., Jäger, C., & Adam, C. (2012). Improved seismic collapse prediction of inelastic simple systems vulnerable to the P-delta effect based on average spectral acceleration. In 15th World Conference on Earthquake Engineering. Lisbon, Portugal.