ارزیابی شکنندگی لرزه ای ساختمان های بتن مسلح غیرشکل پذیر با سیستم جداساز لرزه ای تحت تحریکات متعامد زلزله

نوروزی نژاد فرسنگی, احسان

doi:10.22065/jsce.2021.258831.2299

ارزیابی شکنندگی لرزه ای ساختمان های بتن مسلح غیرشکل پذیر با سیستم جداساز لرزه ای تحت تحریکات متعامد زلزله

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

احسان نوروزی نژاد فرسنگی ¹^{، 2}

¹ گروه محیط زیست، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

² استادیار، گروه مهندسی زلزله و ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران و نقشه برداری، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

10.22065/jsce.2021.258831.2299

چکیده

اکثر مطالعات لرزه ای صورت گرفته بر روی سیستم های جداساز لرزه عموماً بر مبنای رکوردهای ثبت شده دارای شتاب طیفی کم در محدوده پریودهای بلند (بیشتر از 2 ثانیه) بوده است. در دو دهه اخیر، تعدادی از رکوردهای دستگاهی ثبت شده در حوزه نزدیک گسل عملکرد مطلوب سیستم های جداساز لرزه ای را در این نواحی با شک و تردید روبرو کرده است. در این پژوهش، چندین مدل تحلیلی از سازه های غیرشکل پذیر جداسازی شده از کف در محیط های غیرخطی پیاده سازی گردیده است. سیستم های جداساز لرزه ای مورد مطالعه شامل دو مدل جداساز لاستیکی هسته سربی (LRB) و سیستم پاندول اصطکاکی (FP) بوده است. تمرکز اصلی مطالعه حاضر بر روی بررسی و مقایسه عملکرد سیستم های فوق در نواحی دور و نزدیک گسل که عموماً دارای محتوای انرژی و فرکانسی متفاوتی هستند، بوده است. نگرانی اصلی در حوزه نزدیک گسل این است که اگرچه افزایش میرایی سیستم های جداساز لرزه ای می تواند جابجایی جداساز را کاهش دهد، اما ممکن است منجر به انتقال شتاب بیشتری به سازه اصلی گردد. درنهایت با در نظرگرفتن یک رویکرد احتمالاتی و استفاده از منحنی های شکنندگی لرزه ای عملکرد سیستم های جداساز لرزه ای در نواحی دور و نزدیک گسل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بیانگر عملکرد مناسب این سیستم ها تحت تاثیر زلزله های دور از گسل بوده است، هرچند در نواحی نزدیک گسل عملکرد آنها به طور قابل توجهی کاهش پیدا کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله [English]

Seismic Fragility Estimation of Base Isolated Non-Ductile RC Buildings Under Orthogonal Seismic Excitations

نویسنده [English]

Ehsan Noroozinejad Farsangi ¹ ²

¹ Department of Environment, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran

چکیده [English]

Seismic isolation research was largely predicated on the observation that most strong-motion records recorded up to that time had very low spectral acceleration values (~2 sec.) in the long-period range. In recent years, however, a number of records from near-source sites have been obtained, raising serious questions about the viability of seismic isolation in near-fault locations. In this study, various analytical models of base-isolated structures have been simulated in a nonlinear platform. The used base isolation systems have been the Lead Rubber Bearing (LRB) and the Friction Pendulum (FP). Arrays of far-field and near-fault strong ground motions have been considered for performance evaluation. The main issue is that increasing the bearing damping in isolators beyond a certain value, may decrease the bearing displacement; however, it may transmit higher accelerations into the superstructure. Considering all these, the seismic performance of the investigated structure and the BI systems have been assessed considering a probabilistic approach utilizing fragility curves. The results indicated that the BI systems have very adequate seismic performance in far-field regions; however, their efficiency may significantly decrease in near-fault regions.

کلیدواژه‌ها [English]

Near-Field
Far-Field
Non-Ductile Structures
Base Isolation System
Fragility Curve
Collapse Margin Ratio

مراجع

Vér, I. L., & Beranek, L. L. (Eds.). (2005). Noise and vibration control engineering: principles and applications. John Wiley & Sons.
El-Khoury, O., & Adeli, H. (2013). Recent advances on vibration control of structures under dynamic loading. Archives of Computational Methods in Engineering, 20(4), 353-360
Preumont, A. (2018). Vibration control of active structures: an introduction(Vol. 246). Springer.
Deb, S. K. (2004). Seismic base isolation–An overview. Current Science, 1426-1430.
Ramallo, J. C., Johnson, E. A., & Spencer Jr, B. F. (2002). “Smart” base isolation systems. Journal of Engineering Mechanics, 128(10), 1088-1099.
Wang, Y. P. (2002). Fundamentals of seismic base isolation. International training programs for seismic design of building structures hosted by National Certer of Research on Earthquake Engineering, Taiwan.
Kelly, J. M. (1990). Base isolation: linear theory and design. Earthquake spectra, 6(2), 223-244.
Troy, A. (2015). Morgan, Code-Based Design: Seismic Isolation of Buildings, Encyclopedia of Earthquake Engineering. Springer-Berlin, 10, 978-3.
Shoaei, P., Orimi, H. T., & Zahrai, S. M. (2018). Seismic reliability-based design of inelastic base-isolated structures with lead-rubber bearing systems. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 115, 589-605.
Tafheem, Z., Arafat, T. A., Chowdhury, A., & Iqbal, A. (2015, December). Seismic Isolation Systems in Structures-the State of Art Review. In Proceedings of 11th Global Engineering, Science and Technology Conference (pp. 18-19).
Castaldo, P., Palazzo, B., & Della Vecchia, P. (2015). Seismic reliability of base-isolated structures with friction pendulum bearings. Engineering Structures, 95, 80-93.
Warn, G. P., & Ryan, K. L. (2012). A review of seismic isolation for buildings: historical development and research needs. Buildings, 2(3), 300-325.
De Luca, A., Mele, E., Molina, J., Verzeletti, G., & Pinto, A. V. (2001). Base isolation for retrofitting historic buildings: Evaluation of seismic performance through experimental investigation. Earthquake engineering & structural dynamics, 30(8), 1125-1145.
Rezaei Rad, A., & Banazadeh, M. (2018). Probabilistic risk-based performance evaluation of seismically base-isolated steel structures subjected to far-field earthquakes. Buildings, 8(9), 128.
Al-Kutti, W. A., & Islam, A. B. M. (2019). Potential design of seismic vulnerable buildings incorporating lead rubber bearing. Buildings, 9(2), 37.
Jeong, Y. H., Song, J. K., & Shin, S. (2019). Evaluation of Seismic Response Considering the Ageing Effect of Rubber and Lead-Rubber Bearings Applied to PSC Box Bridge. Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea, 23(6), 311-319.
Ibarra, L.F., Medina, R.A., and Krawinkler, H. (2005). “Hysteretic models that incorporate strength and stiffness deterioration,” Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 34, pp. 1489-1511.
Scott, M.H. and Fenves, G.L. (2006) Plastic hinge integration methods for force-based beam-column elements, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 132, No. 2, 244–252.
Mander, J. B., Priestley, M. J., & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of structural engineering, 114(8), 1804-1826.
Menegotto M., Pinto P. (1973). Method of analysis for cyclically loaded reinforced concrete plane frames including changes in geometry and non-elastic behavior of elements under combined normal force and bending, Proceedings. IABSE Symposium on Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well- Defined Repeated Loads, Final Report, Lisbon, Portugal.
ASCE 41. (2014). Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings. American Society of Civil Engineers.
Elwood, K. J., Matamoros, A. B., Wallace, J. W., Lehman, D. E., Heintz, J. A., Mitchell, A. D., ... & Moehle, J. P. (2007). Update to ASCE/SEI 41 concrete provisions. Earthquake Spectra, 23(3), 493-523.
Bracci, J. M., Reinhorn, A. M., & Mander, J. B. (1992). Seismic resistance of reinforced concrete frame structures designed only for gravity loads: Part III—Experimental performance and analytical study of a structural model. Technical Rep. No. NCEER-92, 29.
FEMA, P695 (2009). Quantification of building seismic performance factors.
PEER Ground Motion Database, http://peer.berkeley.edu.
McKenna, F. (2011). OpenSees: a framework for earthquake engineering simulation. Computing in Science & Engineering, 13(4), 58-66.
Liel, A. B. (2008). Assessing the collapse risk of California’s existing reinforced concrete frame structures: Metrics for seismic safety decisions (Doctoral dissertation, Stanford University).
ASCE/SEI 7. (2016). Minimum Design Loads For Buildings and Other Structures. American Society of Civil Engineers.
Baker, J. W., & Allin Cornell, C. (2006). Spectral shape, epsilon and record selection. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 35(9), 1077-1095.