ارزیابی شکنندگی لرزه‎ای سازه‎های فولادی جداسازی شده با جداگرهای آونگی اصطکاکی تحت زلزله‎های حوزه دور

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه علم و هنر

3 مربی، دانشکده مهندسی، دانشگاه علم و هنر

چکیده

در مطالعه پیش رو شکنندگی لرزه‎ای و احتمال خرابی سازه‎های فولادی قرار گرفته بر روی انواع جداگرهای آونگی اصطکاکی مورد بررسی قرار گرفته است. این جداگرها عبارتند از جداگر آونگی اصطکاکی تکی، آونگی اصطکاکی دوگانه و آونگی اصطکاکی سه‎گانه. جهت مقایسه رفتار این جداگرها، زمان تناوب موثر به عنوان یکی از مهمترین خصوصیات جداگر انتخاب شده و جداگرها طوری طراحی شده‎اند که زمان تناوب مساوی با هم داشته باشند. سپس با در نظر گرفتن عدم قطعیت‎های موجود در یک سازه جداسازی شده نظیر عدم قطعیت رکورد زلزله، مدلسازی، طراحی و خصوصیات مصالح در چارچوبی احتمالاتی به بررسی مقایسه‎ی شکنندگی لرزه‎ای انواع جداگرهای پاندولی اصطکاکی پرداخته شده است. زمان تناوب موثر جداسازی بین 3 تا 5 ثانیه متغیر در نظر گرفته شده و همچنین دو نوع روسازه فولادی دارای قاب خمشی فولادی ویژه به تعداد طبقات 3 و 6 طبقه بر روی این جداگرها قرار گرفته‎اند. این دو سازه نمایانگر سازه‎های کوتاه مرتبه و میان مرتبه جداسازی شده مطابق با دستورالعمل HAZUS می‎باشند. در ادامه تحلیل‎های دینامیکی فزاینده غیر خطی بر روی مدل‎ها انجام شده و عملکرد سیستم‎ها در سطوح خرابی مختلف یعنی سطوح خفیف، متوسط، گسترده و فرو ریزش در قالب منحنی شکنندگی برای اجزای سازه‎ای و غیر سازه‎ای مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه نشان داده شده که تمامی مدل‎ها بر اساسFEMA P-695 دارای کفایت در طراحی و احتمال فرو ریزشی کمتر از 10 درصد هستند. همچنین عملکرد بهتر و احتمال خرابی کمتر سازه قرار گرفته بر روی جداگر آونگی اصطکاکی سه‌گانه نسبت به دو نوع دیگر مشهود است. میزان افزایش حاشیه ایمنی فروریزش در جداگر TCFP با افزایش زمان تناوب از 3 به 5 ثانیه تا حدود 70 درصد مشاهده شده است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Fragility Assessment of Steel Structures Supported on Friction Pendulum Isolators Subjected to Far-Field Ground Motions

نویسندگان [English]

  • Hamed Tajammolian 1
  • Shima Afrough 2
  • Mehdi yazdin 3
1 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2 MSc , University of Science and Arts
3 Lecturer, University of Science and Arts
چکیده [English]

In this paper, attempts are made to compare the seismic fragility and the probability of failure of steel structures supported on different types of friction pendulum isolators. These isolators including single friction, dual friction pendulum and triple friction pendulum are designed to have similar effective periods as a prominent characteristic of them. The designed bearings have 3- to 5-second effective period and supports 3- and 6-story moment framed steel structures. These two superstructures represent short-range and intermediate-order buildings based on HAZUS technical manual. Three-dimensional nonlinear models of the structures are idealized in a finite element framework and nonlinear time history analyses are performed. In order to compute the fragility of the structure, the probable uncertainty sources in an isolated building such as earthquake record, modeling, design, and properties of materials in a probabilistic framework are considered. Furthermore, incremental dynamic analysis (IDA) is performed and the fragility curves of the structure are obtained in slight, moderate, extensive and collapse damage states (DS). Calculating the failure probability according to FEMA P-695, it is showed that all the isolated structures have less than 10% collapse probability. In addition, it is revealed that the triple concave friction pendulum (TCFP) has greater collapse margin ratio (CMR) than other kind of friction bearings. Growing the effective period of TCFP from 3 to 5 seconds, increases the CMR nearly 70 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Pendulum Isolator
  • Seismic Fragility
  • Damage State
  • Incremental Dynamic Analysis
  • Performance Based Design

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 شهریور 1397
  • تاریخ دریافت: 25 بهمن 1396
  • تاریخ بازنگری: 16 تیر 1397
  • تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1397