ارزیابی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های بتنی منظم و نامنظم با استفاده از منحنی های خرابی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

از مسائل اساسی در طراحی لرزه ای ساختمان ها بحث پیکربندی مناسب پلان آنها جهت جلوگیری از افزایش لنگرهای پیچشی تحمیلی به علت نامنظمی سازه می باشد. امروزه استفاده از پلان های نامنظم در سازه ها بدلیل دارا بودن شکل خاص و ظاهر زیبا رو به افزایش است. وجود نامنظمی در سازه ها به خصوص در هنگام وقوع زلزله، باعث ایجاد پیچش در سازه شده که منجر به تشدید تغییرمکان ها و نیروهای لرزه ای وارد برسازه می گردد. در این تحقیق، رفتار لرزه ای ساختمان های بتنی منظم و نامنظم در پلان با تعداد طبقات 3، 6 و 9 طبقه تحت ده رکورد تاریخچه شتاب حرکت زمین با استفاده از تحلیل دینامیکی فزاینده مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا شاخص های تغییرمکان جانبی نسبی حداکثر، تغییرمکان جانبی نسبی پسماند، ضریب رفتار و برش پایه مورد مقایسه قرارگرفته اند. همچنین منحنی های خرابی، با استفاده از حالات حدی مختلف خرابی سازه بتنی طبق دستورالعمل HAZUS در دو حالت سازه منظم و نامنظم بررسی شده است. نتایج بیانگر آن است که با افزایش نامنظمی پیچشی، تغییرمکان جانبی نسبی حداکثر سازه و تغییرمکان جانبی نسبی پسماند سازه افزایش می یابد. ضریب رفتار سازه نیز با نامنظم شدن سازه کاهش می یابد. همچنین با افزایش تعداد طبقات و میزان نامنظمی، درصد خرابی در سازه افزایش می یابد. از این رو طرح سازه های نامنظم در پلان تا حد امکان توصیه نمی گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic vulnerability assessment of regular and irregular concrete structures using fragility curves

نویسندگان [English]

  • Pedram Omidian 1
  • Hamid Saffari 2
1 M.Sc. in Civil-Earthquake Engineering, University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil & Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

One of the basic problems in seismic design of buildings is appropriate configuration of their plans to prevent an increase in torsional moments due to irregularity. Nowadays, usage of irregular plans because of having a specific plan and beautiful appearance is increasing. The existence of irregularities in the structure during an earthquake causes torsion of structure, which leads to the intensification of seismic displacements and forces on structure. In this study, the seismic behavior of regular and irregular reinforced concrete structure with the number 3, 6 and 9 stories under ten records for incremental dynamic analysis have been evaluated. To this purpose, indexes such as maximum drift, residual drift, base shear and response modification factor have been compared. Fragility curves, using the threshold of damage state of RC structure according to HAZUS in both regular and irregular structures have been investigated. The results indicated that by increasing irregularity, maximum drift, residual drift base shear and probability of damage are increased. The response modification factor is also reduced as irregularity increases. Furthermore, by increasing the number of stories and rate of irregularity, the damage percentage of structure is increased. Therefore, design of irregular structures in plan is not recommended as much as possible

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irregular RC structure
  • IDA
  • Maximum Drift
  • Residual Drift
  • base shear
  • Response modification factor
  • Fragility curves

1[ وظیفه، شاپور ، (1391)، بررسیعملکردلرزهایسازههاینامنظمبتنیباعقبرفتگینامتقارندرارتفاع، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه  آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، دانشکده فنی.

[2] Moghadam, A. S. and Tso, W. K. (1996). “Damage assessment of eccentric multistory building using 3D Pushover analysis, in proceedings. ” World Conference On Earthquake Engineering, 11th, Acopulco, PP. 997.

[3] Moghadam, A. S. and Tso, W. K. (2000). “Push over analysis for asymmetric and set-back multistory building, in proceedings.” World Conference On Earthquake Engineering , 12th, Acopulco, PP. 1093.

[4] Kilar,V.and Fajfar,P. (2002). “Simplified nonlinear seismic analysis of Asymmetric multistory building, in proceeding.” European Conference on Earthquake Engineering , 12th Upper Hutt, PP. 1093

[5] ایمانی، آرش، (1393ارزیابیضوابطمنظمونامنظمیآئیننامه 2800 برایساختمانهایبتنمسلح، پایان نامه کارشناسی ارشد، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، دانشگاه تبریز، دانشکده عمران.

[6] هاشمی، رضا، (1393اثرنامنظمیهایایجادشدهدرارتفاعوپلانبررفتارلرزهایساختمانبتنیمنظم، پایان نامه کارشناسی ارشد، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، دانشگاه علم و فرهنگ، دانشکده مهندسی عمران.

[7] HAZUS (1999).Earthquake loss estimation methodology-Technical manual, Federal Emergency Management Agency and National Institute of Building Science.

[8] مقررات ملی ساختمان ایران . مبحث نهم . طراحی و اجرای ساختمان های بتن آرمه، وزارت مسکن و شهرسازی، معاونت امور و مسکن و ساختمان،  دفتر امور مقررات ملی، (1392)

[9] آیین نامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله .استاندارد 2800 زلزله، مرکز تحقیقات و مسکن وزارت شهرسازی، ویرایش چهارم، (1392)

[10] SeismoSoft (2013). SeismoStruct – A computer program for static and dynamic nonlinear analysis of framed structures, (online): Available from URL: www.seismosoft.com

[11] Shinozoka,M., Feng, M.Q., Lee, J., and Naganuma, T. (2000). Statistical analysis of fragility curves, Engineering Mechanics, 126(12), p. 1224-1231.

[12] Dimova, S.l. and Hirata, K. (2000).Simplified seismic fragility analysis of structures with two types of friction devices. J. of Earthquake engineering and structural dynamics, 29, p. 1153 1175.

[13] Karim, K.R. and Yamazaki, F. (2003). A simplified method of constructing fragility curves for highway bridges. J. earthquake engineering and structural dynamics, (32), p. 1603-1626.

[14] Porter, K.A. (2000). Assembly-based vulnerability of buildings and its use in seismic performance evaluation and risk-management decision-making.PhD thesis Civil and Environmental Engineering

[15] Mehanny, S.S.F., and Deierlein, G.G., (2001), “Seismic collapse assessment of composite RCS moment frames,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 127(9).

[16] FEMA.-350, “Recommended seismic design criteria for new steel moment-frame buildings”, Prepared by SAC Joint Venture for Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C., (2000).

[17] FEMA-351, “Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Existing Welded Steel Moment-Frame Buildings”, prepared by the SAC Joint Venture for Federal  Emergency Management Agency, Washington D.C.,( 2000).

[18] Vamvatiskos, D. and Cornell, C.A. "Incremental Dynamic Analysis, Earthquake Engineering and Structural dynamics,the Joun Blume Erathquake Engineering center,Report NO.151, 31(2002) 491-514.

[19] Newmark, N.M., Hall, J.W, "Procedures and criteria for earthquake resistant design", In Building practice for disaster mitigation. Building science series, vol. 45. National Bureau of Standards;. P. 94–103,( 1973).

 [20] Shome, N., Cornel, CA. (1999).Probabilistic seismic demand analysis of nonlinear structures. Ph.D. dissertation, Stanford University.

[21] FEMA, P.,695 (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY, Washington DC.

[22] Pacific Earthquake Engineering Reasearch center (PEER) online strong motion database, http://peer.berkeley.edu/smcat/search.html

[23] Baker, J.W. and Cornell, C.A. (2005). A vectorvalued ground motion intensity measure consisting of spectral acceleration and epsilon. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, p. 1193-1217.

[24] Jalayer, F. (2003). Direct Probabilistic Seismic Analysis: implementing non-linear dynamic assessments. Ph.D. thesis, Stanford University