مطالعه عددی تأثیر قرارگیری جداسازهای لاستیکی با هسته سربی در حالت‌های جداسازی شده پایه و میان طبقه ای بر رفتار سازه‌های بتن آرمه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی، دانشگاه صنعتی شاهرود،دانشکده عمران، شاهرود، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در این مقاله تأثیر قرارگیری جداسازهای لاستیکی با هسته سربی در حالت‌ها و ترازهای ارتفاعی مختلف بر رفتار سازه‌های بتن آرمه تحت اثر زلزله‌های حوزه نزدیک و دور مورد بررسی قرار گرفت. ازاین‌رو، برای جداسازهای لاستیکی با هسته سربی در سه نمونه سازه‌های بتنی ۴، ۸ و ۱۲ طبقه سه تراز ارتفاعی با پنج آرایش مختلف در نحوه قرارگیری آنها در نظر گرفته شد. این سازه‌ها به همراه سازه‌های پایه ثابت مشابه در نرم‌افزار Opensees مدل گردیده و تحت اثر زلزله های دور و نزدیک، تحلیل دینامیکی افزایشی بر روی آنها انجام گرفت. درنهایت، برای این سازه‌ها، منحنی‌های تحلیل دینامیکی افزایشی بر اساس شاخص‌های خسارت ماکزیمم دریفت طبقات، ماکزیمم برش پایه، ماکزیمم جابجایی و شتاب بام در برابر شاخص شدت بیشینه شتاب زمین ترسیم شد. همچنین با رسم منحنی‌های شکنندگی بر اساس ماکزیمم دریفت طبقات در برابر بیشینه شتاب زمین تفسیرهای قابل قبولی ارائه گردید و احتمال خرابی در هر یک از سطوح آسیب به کمک رسم میانه منحنی‌های شکنندگی مورد بررسی گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد که قرارگیری جداسازها در حالت های میان طبقه ای 1 و 2 دریفت طبقات و برش پایه را به کمتر از نصف کاهش می دهند. در این میان قرارگیری جداساز در سطح زیرین طبقه اول (حالت1) بهترین عملکرد رفتاری در کاهش دریفت و برش پایه و افزایش شتاب متناظر با میانه شکنندگی در بین سازه‌های جداسازی شده در حالات مختلف بخصوص در سازه های بلند با سطوح خسارت بالا داراست.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analytical study of the effect of LRB isolators positioning at the base and inter-story levels on seismic response of RC buildings

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Zamani beydokhti 1
  • Amir Mohammad Taghavi 2
  • Hamed Kouhestanian 2
1 Assistant Professor, department of Civil Engineering. Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology, Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of isolators positioning at three Levels and different arrangements on seismic response of RC buildings are investigated. For this purpose 18 RC building of 4, 8 and 12 story with and without lead rubber bearing (LRB) isolators were selected. The LRB isolators positioned at three Levels and five different arrangements were modeled in Opensees software. The near field and far fault earthquakes were added to the frames and incremental dynamic analysis was performed. The fragility curves base on inter-story drift ratio as well as the IDA curves base on maximum inter-story drift ratio, maximum base shear, maximum roof displacement and acceleration versus peak ground accelerations (PGA) were plotted and compared. The results showed that among the isolated structures, the isolator positioning at the level of below the first floor (type 1 and type 2) had the best performance in reducing responses. The positioning type 1 (MSI-1) resulted the best decreasing in inter-story drift ratio and base shear. In addition, this type of isolator had the best increasing the PGA according to median fragility between the different types of the positioning levels. The recommended type of isolator had the best performance, especially in high rise buildings in severe damage levels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Incremental dynamic analysis (IDA)
  • Lead rubber bearing (LRB)
  • Fragility curves
  • Near fault
  • earthquakes
  • Far field earthquakes
[1] Taghavi, A.M. and Zamani_Beydokhti, E. (2018). Dynamic responses of base_isolated and fixed RC buildings under near fault and far field earthquakes. In: Proceedings of the 11th International Congress on Civil Engineering, Tehran: Tehran University, 8 pages.
[2] Taghavi, A.M. and Zamani_Beydokhti, E. (2018). The effect of isolators positioning at different heights on seismic response of RC buildings. In: Proceedings of 2nd national conference on applied researches in structural engineer and construction management, Tehran: Sharif University, 14 pages.
[3] Heaton, T.H. and Hall, J.F. (1995). Response of high-rise and base-isolated buildings to a hypothetical Mw7.0 blind thrust earthquake. Science, 267 (5195), pp 206–211.
[4] IAEA, (2002). Verification of analysis methods for predicting the behavior of seismically isolated nuclear structures, final report of a coordinated research project 1996–1999. Tech. Rep. IAEATECDOC-1288, IAEA, Vienna, Austria.
[5] Medel-Vera, C. and Ji, T. (2015). Seismic protection technology for nuclear power plants: a systematic review. Journal of Nuclear Science and Technology, 52 (5), pp 607–632.
[6] Arati, P., Jianchun, L. and Yancheng, L. and Nicos, M. and Yang, Y. (2016). Comparative Studies of Base Isolation Systems featured with Lead Rubber Bearings and Friction Pendulum Bearings. Applied Mechanics and Materials,846, pp 114–119.
[7] Komur, M.A. (2015). Soft-Story Effects on the Behavior of Fixed-Base and LRB Base-Isolated Reinforced Concrete Buildings. Arab J Sci Eng, 41, pp 381–392.
[8] Jangid, R.S. (2005). Optimum friction pendulum system for near-fault motions. Engineering Structures, 27, pp 349–359.
[9] Su, L. and Ahmadi, G. and Tadjbakhsh, I. (1989). Comparative study of base isolation systems. Journal of Engineering Mechanics, ASCE 1989; 115:1976–92.
[10] Fan, FG. and Ahmadi, G. (1990). Multi-story base-isolated buildings under a harmonic ground motion Part II: a comparison of various systems. Nuclear Engineering and Design, 123, pp 14–26.
[11] Shrimali, MK. and Jangid, RS. (2002). A comparative study of performance of various isolation systems for liquid storage tanks. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2, pp 91–573.
[12] Mazzoni, S., McKenna, F., Scott, M.H., Fenves, G.L., and Jeremic B., (2007). OpenSEES Command Language Manual. [13] Tavakoli, H.R., Naghavi, F.  and Goltabar, A.R.  (2014). Dynamic response of base-fixed and isolated building frames under far- and near-fault earthquake. Arab J Sci Eng, 39, pp 2573–2585.
[14] F.J. Vecchio, M.B. Emara, Shear Deformation in Reinforced Concrete Frames, ACI Structural, 89 (1992) 1.
[15] Vamvatsikos, D. and Cornell, C (2004). Applied incremental dynamic analysis. Earthq Spectra, 20 (2), pp 523–553.
[16] HAZUS-MH MR5, Multi-Hazard loss Estimation Methodology: Earthquake Model. (2003). Depariment of Homeland security, FEMA, Washington, D.C.
[17] Nielson, B.G, (2005). Analytical Fragility curves for highway bridges bridges in moderate seismic zones. A Thesis presented for PHD degree. School of civil and environmental engineering Georgia institute of Technology, 400 pp.
[18] Cornell, A. C., Jayaler, F., Hamburger, R. O., and Foutch, A. D. (2002). Probabilistic basis for 2000 SAC federal emergency management agency steel moment frame guidelines. J. Struct. Eng., 10.1061/ (ASCE) 0733-9445(2002)128:4(526), 526–533