مقایسه شاخص های خسارت در بررسی عملکردی قاب های خمشی ویژه بتنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

به منظور کمی سازی خرابی های فیزیکی، می‌توان شاخص‌های خسارتی تعریف نمود که متناظر با خرابی‌‌‌‌‌های ایجاد شده باشند. با دانستن شاخصه‌‌‌‌‌های خسارت یک سازه، می توان علاوه بر داشتن درک صحیح از رفتار آن، نسبت به تعیین خطوط قرمز طراحی اقدام نمود. به عبارت دیگر یافتن شاخص خرابی در یک سازه، باعث می شود تا مشخص شود سازه مورد نظر تا چه حد در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله پایداری دارد. این موضوع وقتی اهمیت بیشتری می یابد که قرار باشد برای یک منطقه برنامه‌‌‌‌‌های بهسازی ارائه شود. در این پژوهش که هدف آن ارزیابی خسارت تحت زلزله و تعیین عملکرد سازه می باشد، شاخص تغییرمکان نسبی جانبی و شاخص قبارا به عنوان شاخص های خسارت انتخاب گردیده و تأثیر آن بر روی عملکرد قاب های خمشی بتنی دو بعدی با شکل پذیری ویژه طراحی شده بر اساس آیین نامه بتن(ACI 318-14) و استاندارد بارگذاری آمریکا(ASCE 7-10) تحت زلزله، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا تعیین سطح عملکرد با شاخص تغییر مکان نسبی جانبی طبقه و شاخص قبارا در کنار خرابی های تخمین زده شده در اعضای سازه ای در آنالیزهای مختلف قرار داده شده و بین این دو شاخص تناظر بر قرار شده است. تحلیل های انجام شده نشان می دهد که شاخص قبارا همواره محافظه کارانه تر از شاخص تغییر مکان نسبی جانبی طبقه است. اختلاف شدت زلزله هایی کهً سازه را به سطح عملکرد ایمنی جانی می رساند در دو شاخص به حدود 50 درصد در ساختمان های کوتاه و حدود 40 درصد در ساختمان های با ارتفاع متوسط می رسد. همچنین اختلاف شدت زلزله هایی کهً سازه را به سطح عملکرد آستانه فروریزش می رساند به حدود 3 درصد در ساختمان های کوتاه و حدود 20 درصد در ساختمان های با ارتفاع متوسط می رسد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of Damage Indexes in Performance Assessment of Special Concrete Moment Resisting Frames

نویسندگان [English]

  • Hassan Ostadhosein 1
  • Mojtaba Hanteh 2
  • Mohsen Omidi Ashtiani Nejad 3
1 Department of civil engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
2 PhD candidate - Structure Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 MSc Structural Engineering, Department of civil engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده [English]

The earthquake is one of the natural disasters that caused the many death. 10,000 people die annually due to earthquake around the world, and this incident has so far caused a lot of economic damages. In the structures review, earthquake damages can be classified into three categories: physical, social, and economical. In order to quantify physical damages, it is possible to introduce damage indexes. By knowing the damages of a structure, in addition to determining a proper understanding, redlines are possible to be designed. In other words, knowing the damage index in a structure makes it possible to determine the structure stablity against forces such as earthquakes. This issue becomes more important in retrofitting programmes. In this research, which the purpose is to determine the earthquake damages and structure performance, the Drift and Ghobarah Index are selected as damage Indexes, and the effects on the performance of two-dimensional special concrete moment resisting frames designed with the regulation (ACI 318-14) and the American loading standard (ASCE 7-10) has been investigated. In this regard, performance levels with the Drift index and the Ghobarah index along with the estimated damages have been investigated in different analysis and the correlation between these two Indexes is established. Analyses results show that Ghobara index is more conservative than maximum drift index. Another obtained result is that intensity measure which cause to low rise and medium rise buildings to reach life safety level has about 50% and 40 % differences, respectively, for two assumed indices.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damage Indicators
  • Drift Damage Index
  • Ghobarah Damage Index
  • Performance levels
  • Incremental Dynamic Analysis
[1] Naiem, F. (2000). the Seismic design handbook, Van Nostrand.
[2] Miguel, F.Cruz, Oscar, A.Lopez. (2004). Design of reinforced concrete frames with damage control. Journal of Engineerin Structures. 26, 2037–2045.
[3] Williams, M.S., Sexsmith, R.G (1995). Seismic damage indices for concrete structures: A state-of-the-art-review. Earthquake Spectra. 11(2), 319–345.
[4] Ghobarah, A., Abou-Elfath, and Biddah, A. (1999). Response-based damage assessment of structures. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 28, 79–104.
[5] Mario E., Rodriguez and Daniel Padilla. (2009). A damage index for the Seismic Analysis of reinforced concrete members. Journal of Earthquake Engineering. 13(3), 364-383.
[6] Whitman, R.V., Hong, J.T., and Reed, J.W. (1973). Damage statistics for high rise buildings.
[7] Okada, T., Murakami, M., and Seki, M. (1983). Repair and strengthening of reinforced concrete buildings. IABSE Reports. No.46.
[8] Park, Y.J., Ang, A.H.S., and Wen, Y.K. (1979). Seismic damage analysis of reinforced concrete Building. J. Struct. Eng. III (4), 740 – 757.
[9] Adlparvar, M.R, Bozorgmehrnia, S., and Vosoughifar, H.R. (1390). Presentation of Seismic Failure Quality Index for Metal Structures. 6th National Congress of Civil Engineering. Semnan, Iran.(in persian)
[10] Usami, T., Kumar, S. (1998). Inelastic seismic design verification method for steel bridge piers using a damage index based hysteric model. Eng. Structure. 20, 472 – 480.
[11] Reinhorn, A., Valles, R. (1996). Seismic damageability evaluation of a typical R/C building in the central U.S.. Technical Report NCEER–96–0010, National Center for Earthquake Engineering Research, State University of New York at Buffalo.
[12] Miyakoshi, J., Hayashi, Y. (2000). Correlation of building damage with indices of seismic ground motion intensity during the 1999 Chi-Chi, Taiwan earthquake. International Workshop on Annual Commemoration of Chi-Chi Earthquake Taipei, Taiwan, R.O. C., September 18–20.
[13] Mikami, T., Iemura, H. (2001). Demand spectra of yield strength and ductility factor to satisfy the required seismic performance objectives. Proceeding of JSCE, No. 689/ I- 57, 333– 342.
[14] Sari, A., Hazirbaba, K. (2000). A correlation study between ground motion parameters and damage during Kocaeli Earthquake.
[15] Honglin, H., Takashi, O. (2001). Damage and seismic intensity of the 1996 lijiang earthquake, China: A GIS analysis. International Workshop of Lijiang Earthquake, China.
[16] Bozorgnia, Y., Bertero, V. (2001). Improved shaking and damage parameters for Post- earthquake applications. Proceeding of the SMIP01 Seminar on Utilization on Strong–Motion Data, Los Angeles, California, 1-22.
[17] Colombo, A., Negro, P. (2005). A damage index of generalised applicability. Engineering Structures. 27, 1164–1174.
[18] Ghobarah, A. (2001). Performance-based design in earthquake engineering: state of development. 23, 878–884.
[19] ASCE 7-10. (2010). Minimum design loads for buildings and other structures. American Sosiety of Civil Engineers.
[20] ACI 318-14. (2014). Building code requirements for structural concrete. Reported by American Concrete Institue.
[21] Jeong, S., Elnashai, A. S. (2006). New Three-Dimensional Damage Index for RC Buildings with Planar Irregularities, ASCE, Journal of Structural Engineering, 132(9), 1482.
[22] Soleymani, A., Safi, M. (2014) Estimation of Interdependencies between Seismic Parameters and Damage Indices Including the MFDR Model and the Modified Park-Ang Model, JSEE, 16(1), 71-79.
[23] Mohd., Zameeruddin, Mohd., Saleemuddin, Keshav, K., Sangle, (2017). Seismic Damage Assessment of Reinforced Concrete Structure using Non-linear Static Analyses, KSCE Journal of Civil Engineering, 21(4), 1319-1330.
[24] Gharehbaghi S., (2018). Damage controlled optimum seismic design of reinforced concrete framed structures, Structural Engineering and Mechanics, 65(1) 53-68.
[25] FEMA 356, (2000). Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, prepared by the American Society of Civil Engineers for the Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. (FEMA Publication No. 356).