طرح بهسازی لرزه ای دروازه ارگ سمنان با استفاده از جداسازی پایه

ذوالفقاریان, کوثر; گلابچی, محمود; کبیر صابر, محمد باقر; همامی, پیمان; گلپایگانی, مهدی

doi:10.22065/jsce.2024.436691.3336

طرح بهسازی لرزه ای دروازه ارگ سمنان با استفاده از جداسازی پایه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

کوثر ذوالفقاریان ¹

محمود گلابچی ²

محمد باقر کبیر صابر ³

پیمان همامی ⁴

مهدی گلپایگانی ⁵

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده معماری، دانشگاه هنر و معماری پارس، تهران، ایران

² استاد، دانشکده معماری، دانشگاه هنر و معماری پارس، تهران، ایران

³ استادیار، دانشکدۀ معماری، دانشکدگان هنرهای زیبا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

⁴ دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

⁵ کارشناسی ارشد مهندسی سازه، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

10.22065/jsce.2024.436691.3336

چکیده

توجه به بناهاى تاریخی و با ارزش که به عنوان بخشى از فرهنگ و هویت ملى هرکشور محسوب مى‌شوند داراى جایگاه ویژه‌اى است. غالب کشورها نیز هزینه‌هاى زیادى را براى حفظ، مرمت و مراقبت از این‌گونه آثار در برابر زلزله و دیگر عوامل مخرب صرف مى‌کنند زیرا اغلب سازه‌های تاریخی، نیاز آیین‌نامه‌های نوین طراحی در برابر زلزله را برطرف نمی‌کنند و نیازمند اقدامات مناسب برای بهبود عملکرد و کاهش آسیب پذیری لرزه‌ای هستند. یکی از بناهای تاریخی کشور، دروازه تاریخی شهر سمنان با نام دروازه ارگ می‌باشد. در سال‌های گذشته مناره‌های دروازه ارگ سمنان استحکام‌بخشی شده‌اند. هدف از این پژوهش، بهبود رفتار لرزه‌ای دروازه ارگ و بهسازی آن در مقابل زمین لرزه‌های شدید می‌باشد. بدین منظور جهت بررسی رفتار سازه در مقابل زلزله‌های قوی و ارزیابی میزان آسیب پذیری آن با کمک تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی از مدل عددی سازه در نرم افزار آباکوس استفاده شده است. علاوه بر مدل سازه‌ موجود، مدل عددی دیگری با اضافه کردن مجموعه‌ای از جداسازهای لرزه‌ای هسته سربی (LRB) که بعنوان روش بهسازی و کاهش آسیب پذیری در نظر گرفته شده‌اند، تهیه شده است. هر دو مدل در برابر 7 رکورد زلزله ارزیابی شدند. رکوردهای مورد استفاده طبق استاندارد 2800 ایران مقیاس‌ شده و رفتار سازه در این دو مدل با یکدیگر مقایسه شده‌اند. در نتایج تحلیل مشاهده شد استفاده از جداساز لرزه‌ای کرنش، جابجایی و نامنظمی پیچشی ساختمان را به‌نحو چشمگیری کاهش می‌دهد و جذب انرژی زلزله توسط جداساز لرزه‌ای بنحو مؤثری رفتار سازه را بهبود می‌بخشد، چنان‌که مشاهده شد برای بروز تغییر مکان نسبی سازه‌ جداسازی شده در حد آنچه در سازه‌ی پایه ثابت رخ می-دهد، در یکی از رکوردها، برش پایه تا 43 درصد باید بزرگ‌تر شود. جداسازی لرزه ای بیش از 46 درصد جابجایی نسبی بام و بیش از 78 درصد، شتاب روسازه را کاهش داده است.

کلیدواژه‌ها

دروازه ارگ سمنان

بهسازی لرزه‌ای

استحکام بخشی بنای تاریخی

جداسازی لرزه‌ای

تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی

موضوعات

مرمت و مقاوم سازی سازه ها

عنوان مقاله English

Seismic Rehabilitation of Semnan Citadel Gate By Utilizing Base Isolation

نویسندگان English

Kosar Zolfagharian ¹

Mahmood Golabchi ²

Mohammad Bagher Kabirsaber ³

Peyman Homami ⁴

Mahdi Golpayegani ⁵

¹ MSc. student,, Faculty of Architecture, Pars University of Art and Architecture, Tehran, Iran

² Professor, Faculty of Architecture, Pars University of Art and Architecture, Tehran, Iran

³ Assistant professor, Faculty of Architecture, College of Fine Arts, University of Tehran, Tehran, Iran

⁴ Associate professor, Faculty of Engineering, Kharazmi University, Tehran, Iran

⁵ MSc of Structural Engineering,, Civil Engineering Department, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran

چکیده English

Attention to the historical and valuable buildings that are considered as part of the culture and national identity of every country holds a special place. Most countries spend significant costs to preserve, maintain, and protect such heritage against earthquakes and other destructive factors, as often, historical structures do not meet the requirements of modern seismic design codes and need to appropriate actions to improve performance and reduce seismic vulnerability. One of the historical buildings in the country is the historical gate of Semnan city, called Arg Gate. In recent years, the minarets of Arg Gate in Semnan have been strengthened. The purpose of this research is to improve the seismic behavior of Arg Gate and retrofit it against severe earthquakes. For this purpose, nonlinear time history analysis of the numerical model of the structur has been performed in ABAQUS software. The structure's behavior against strong earthquakes evaluated and it's vulnerability assessed. In addition, another numerical model has been prepared by adding a set of Lead Rubber Bearing (LRB) seismic isolators, which have been considered as a method of retrofitting to reduce the vulnerability if the structure. Both models have been evaluated against 7 earthquake records. The records used have been scaled according to the Iranian Standard 2800 and the behavior of the structure in these two models has been compared. The analysis results indicate that the use of seismic isolators significantly reduces building displacement, drift, and torsional irregularity, and effectively improves the structure's seismic behavior by absorbing earthquake energy. For instance, it is observed that the isolated structure should undergo up to 43% larger base shear compared to the fixed-base structure to reach to the same relative displacement. Superstructure drifts and accelerations reduced by 46% and 78% respectively.

کلیدواژه‌ها English

Arg Gate Semnan

Seismic improvement

Strengthening Historical Buildings

Seismic isolation

Nonlinear time history Analysis

[1] Chenjeh Bashi,A. Zamani, P. (2016). Studying the tiling motifs of Semnan Citadel gate. International Conference on Art, Architecture and Applications, Tehran,Iran.

[2] Hosseinzadeh, N. (1993). Essential Idea, Programs, Benefits and Disadvantages. Journal of the International Seismology and Earthquake Engineering Institute, No.1.

[3] Komodromos, P. (2000). Seismic Isolation for Earthquake Resistant Structures. Southampton, UK: WIT Press, 60-80.

[4] Ashtiani, M. and Naeem, F.and Ershad, H. (2003). Designing buildings with seismic isolators from theory to practice. International Institute of Seismology and Earthquake Engineering,Tehran,Iran. 25-96.

[5] Valeh, S. Bahar,A. and Rashidi, M. (2015). Semi-active control of separate floor tanks containing fluid with LRB seismic separator and MR damper, 2nd International Conference on Geotechnical & Urban Earthquake Engineering, Tabriz,Iran.

[6] Ansari Fard, H. and Naseri, H. (2014). types of seismic isolation systems; from past to present, 2nd international congress of structure, architecture and urban development, Tabriz,Iran.

[7] Federal Emergency Management Agency (FEMA), Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings(FEMA 356). Washington, D.C. Federal Emergency Management Agency,2000.

[8] Zainalian,J. Mortezaei, A. (2016). Damage identification in the historic building of Jame Mosque in Semnan city with the help of wavelet transform method. In: The 6th National Conference and the 2nd International Conference on Civil Engineering Materials and Structures. City: Yazd,Iran.

[9] Vestroni, F.and Pau, A. (2013). Vibration assessment and structural monitoring of the Basilica of Maxentius in Rome. Mechanical Systems and Signal Processing, 41(1–2) , 454-466.

[10] Lamos, L. Aguilar, R. Lourenço,P. Moreira,S. (2013). Dynamic structural health monitoring of Saint Torcato church. Mechanical Systems and Signal Processing, 35(1–2), 1-15.

[11] Tajammolian, H. Khoshnoudian, F.(2017). Seismic behavior of asymmetric structures supported on TCFP bearings subjected to simplified near-fault pulses. Journal of Structural and Construction Engineering, 4(1), 48-57.

[12] Jabari, A.(2016). Examining the motifs of the seven-colored tiles of Semnan Citadel gate. Qoms Culture, 58(19), 67-88.

[13] Commercial computer-aided design (CAD) and drafting. (2024). Autodesk.

[14] SIMULIA Abaqus FEA. (2019). Dassault Systèmes Société Anonyme.

[15] Rahnavard, R. and Siahpolo, N. (2017). Function comparison between moment frame and moment frame with centrically braces in high-rise steel structure under the effect of progressive collapse. Journal of Structural and Construction Engineering, 4(4), 42-57.

[16] Rahnavard, R. Hassanipour, A. Suleiman, M. Mokhtari, A. (2017), Evaluation on eccentrically braced frame with single and double shear panels, Journal of Building Engineering, 10: 13-25.

[17] Rahnavard, R. Hassanipour, A. Mounesi, A. (2016). Numerical study on important parameters of composite steel- concrete shear walls, Journal of Constructional Steel Research, Vol 121, Pages 441-456.

[18] Hejazi, M., Moayedian, S. M.,Daei, M. (2015). Structural Analysis of Persian Historical Brick Masonry Minarets under Wind Load. Journal of Solid and Fluid Mechanics, 5(1), 165-176.

[19] Mahmoodi, R., Tajmir Riahi, H. Zare, M. R. (2020). Investigating the Effective Parameters on the Performance of hybrid lead rubber bearing system with shape memory alloy. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(3), 581-600.

[20] Guideline for Design and Practice of Base Isolation Systems in Buildings. (2010). No. 523.

[21] Kamrava, A. (2015). Seismic Isolators and their Types. Current World Environmen, 10(1):27-32.

[22] Mortezaei, A. Golpayegani, M. & Bahari, H. (2023). Evaluation of Scaling of Ground Motion Records Based on Seismic Design Standards and Regulations. Civil Infrastructure Researches, 9(1), 121-138.

[23] Iranian code of practice for seismic resistant design of buildings (standard 2800). (2014). 4^th Edition.

[24] Mortezaei, A. Golpayegani, M. (2017). The effect of moment redistribution on the stability of reinforced concrete moment resisting frame buildings under the ground motion. Journal of Structural and Construction Engineering, 4(2), 68-84.

[25] Javdanian, H. Hadad, A. Mirnezhad, A. (2018). Geotechnical zoning of Semnan city based on the geophysical tests, Geography and Terriotorial Saptial Arrangement Journal, Vol 26, Pages 107-122.

[26] Abdulla, K. Cunningham, L. Gillie, M. (2017). Simulating masonry wall behaviour using a simplified micro-model approach. Engineering Structures, 151: 349-365.