ارزیابی احتمالاتی عملکرد لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی دارای نامنظمی پیچشی زیاد در پلان تحت اثر توالی زلزله و پس‌لرزه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

زمین‌لرزه پدیده‌ای است که همواره احتمال وقوع آن در نقاط مختلف دنیا وجود دارد و تاکنون موجب خسارات جانی و مالی فراوانی شده است. وقوع پس‌لرزه‌ها پس از زلزله‌های متوسط و بزرگ امری طبیعی است که با توجه به اهمیت آن باید بیشتر موردمطالعه قرار گیرد و اثر آن‌ها بر روی سازه‌های مختلف ارزیابی گردد، اما در آیین‌نامه‌های کنونی اثر پس‌لرزه در محاسبات لحاظ نگردیده است. از دیگر عوامل مؤثر بر رفتار ساختمان در هنگام وقوع زلزله، وجود نامنظمی پیچشی بوده که ممکن است به علت محدودیت‌های معماری در پلان سازه ایجاد و به خسارات بیشتر در هنگام زلزله منتهی ‌گردد.
در این مقاله به این منظور بررسی اثر هم‌زمان نامنظمی پیچشی و پس‌لرزه در سازه‌های فولادی قاب خمشی تحت زلزله حوزه نزدیک از مدل‌های سه، پنج و هشت طبقه منظم در پلان و نامنظم پیچشی زیاد در پلان توسط منحنی‌های شکنندگی استفاده شده است. این مدل‌ها ابتدا با استفاده از آیین‌نامه‌های ایران طراحی و پس از طرح مقاطع در نرم‌افزار OpenSees به‌صورت سه‌بعدی مدل‌سازی گردیده‌اند، سپس با استفاده از شتاب‌نگاشت‌های مناسب و سازگار با شرایط منطقه، سازه‌ها تحت تحلیل دینامیکی افزایشی IDA قرارگرفته و بیشترین دریفت طبقات به‌عنوان پارامتر تقاضا تعیین گردید. همچنین با انتخاب ظرفیت تغییر مکان نسبی بر اساس آیین‌نامه Hazus آمریکا برای چهار سطح عملکرد لرزه‌ای آسیب جزئی، متوسط، گسترده و کامل و با استفاده از روابط مربوط به قابلیت اعتماد سازه‌ها، منحنی‌های شکنندگی برای سازه‌های موردنظر ترسیم‌شده است.
نتایج حاصل از تحلیل‌های دینامیکی غیرخطی نشان می‌دهد در اثر وقوع زلزله نامنظمی پیچشی تأثیر بیشتری را بر روی مدل‌های پنج و هشت طبقه به نسبت سه‌طبقه در افزایش آسیب‌پذیری دارد. ضمناً بررسی مقادیر میانه شکنندگی لرزه‌ای در مدل‌های موردبررسی گویای افزایش قابل‌توجه میزان آسیب‌پذیری لرزه‌ای به‌واسطه وقوع پس‌لرزه در سازه‌های با سیستم قاب خمشی فلزی دارای نامنظمی پیچشی در پلان است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Performance Seismic Assessment of Steel Frame Structures Having Torsional Irregularity Subjected to Mainshock-Aftershock

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Razmkhah 1
  • Mohammad Shamekhi Amiri 2
  • Hossein Pahlavan 1
1 Master Student of Structural Engineering, Shahrood University of Technology, Sharood, Iran
2 Assistant Professor, School of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

The earthquake is a phenomenon that is likely to occur all over the world and so far it has caused a lot of human and financial losses. During earthquake events, it is not uncommon to observe after-shocks following a mainshock, aftershocks have the potential to cause severe damage to buildings and threaten life safety even when only minor damage is present from the mainshock, but in the current regulations, the effect of aftershocks is not considered.
Another factor affecting the behavior of the building during the earthquake is a torsional irregularity that may be due to architectural constraints in the building and, if accompanied by aftershock, results in further damage to the structure.
In this article, for assessing the effects of torsional irregularity and also the aftershocks, 3,5 and 8 story models with steel moment frame seismic system, first regular in plan and then with torsional irregularity are carried out according to the Iranian seismic code and then 3-dimensional analytical models analyzed based on Incremental Dynamic Analysis (IDA) in OpenSees. The maximum inter-story drift ratio is obtained for 20 sets of ground motion records with aftershocks compatible with the conditions of the region and the capacity is determined according to HAZUS-MH limit states and finally, the corresponding fragility curves for seismic performance levels of slight, moderate, extensive and complete are developed.
The resulting seismic fragility curves revealed the destructive effect of torsional irregularity in 5 and 8 story is more than 3 story and the aftershock outputs illustrated that the effect of aftershock on the damage level increase when building have torsional irregularity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • After Shock
  • Torsional Irregularity
  • Fragility curve
  • OpenSees
  • Incremental dynamic analysis (IDA)
[1]  Zhai, C.; Wen, W.; Chen, Z.; Li, S. and Xie, L. (2013), "Damage spectra for the mainshock–aftershock sequence-type ground motions", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 45, no. Supplement C, pp. 1-12
[2]  Yeo, G. L. and Cornell, C. A. (2005), "Stochastic characterization and decision bases under time-dependent aftershock risk in performancebased earthquake engineering", Rep. No. TB 149, The John A. Blume Earthquake Engineering Center, Stanford Univ., Stanford, CA.
[3]  Ibarra, F.; Krawinkler, and Helmut, (2005)," Global Collapse of Frame Structures Under Seismic Excitations"
[4]  Li, Q. and Ellingwood, B. (2007), " Performance evaluation and damage assessment of steel frame buildings under main shock-aftershock sequences", pp. 405-427.
[5]  Lindt, J. (2008), "Experimental Investigation of the Effect of Multiple Earthquakes on Woodframe Structural Integrity".
[6]  Li, Y.; Yin ,Y.; Ellingwood, B. and Bulleit, W. (2010), "Uniform hazard versus uniform risk bases for performance‐based earthquake engineering of light‐frame wood construction", pp. 1199-1217.
[7]  Reasenberg, P. A. and Jones, L. M. (1994), "earthquake aftershocks: update", Science, vol. 265, Issue 5176, pp. 1251-1252.
[8]  Pei, S. and Lindt, J. (2009), " Methodology for earthquake-induced loss estimation: An application to woodframe buildings", pp. 31-42.
[9]  Naseri, A.; Pahlavan, H. and Ghodrati Amiri G. (2017), "Probabilistic seismic assessment of RC frame structures in North of Iran using fragility curves", Journal of Structural and Construction Engineering (JSCE).
[10]        Silwal, B. and Ozbulut, O. (2018), "Aftershock fragility assessment of steel moment frames with self-centering dampers", Engineering Structures, vol. 168, pp. 12-22.
[11]        MRl, H. (2003), "Multi-hazard loss estimation methodology: Earthquake model", Department of Homeland Security, FEMA, Washington, DC.
[12]        Li,Y.; Song, R. and Van De Lindt, W. (2014), "Collapse Fragility of Steel Structures Subjected to Earthquake Mainshock-Aftershock Sequences", Journal of Structural Engineering, vol. 140, no. 12, p. 04014095.
[13]        Krawinkler and Whittaker, (2007), "Sidesway Collapse of Deteriorating Structural Systems Under Seismic Excitation", NEES Inc.
[14]        Jalali, S.; Banazadeh, M.; Abolmaali, A. and Tafakori, E. (2012), "Probabilistic seismic demand assessment of steel moment frames with side-plate connections", Scientia Iranica, vol. 19, no. 1, pp. 27-40,