بررسی رفتار لرزه‌ای قاب فولادی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه تحت زلزله های متوالی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 استادیار مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی زلزله، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

توالی لرزه ای به حالتی اطلاق می گردد که حرکات تکراری متوسط و قوی زمین (زلزله) در مدت زمان کوتاهی رخ دهد. در واقع ممکن است سازه تحت زلزله اصلی دچار آسیب و خسارت هایی شود ولی همچنان قابل بهره برداری باشد، اکنون می توان اثرات زلزله های بعدی را بدون آن که سازه مورد مقاوم سازی قرار گیرد مورد بررسی قرار داد. هدف از این مطالعه بررسی اثر زلزله های متوالی بر پاسخ لرزه‌ای سازه های فولادی، با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه می باشد. برای این منظور از 4 قاب فولادی با مشخصات متفاوت استفاده شده و اندرکنش خاک و سازه با استفاده از روش زیرسازه در نظر گرفته شده است. در نهایت به منظور بررسی تاثیر توالی لرزه ای، نیاز لرزه‌ای جابه‌جایی طبقات و دریفت طبقات با حالت بدون توالی لرزه‌ای مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهد، کاهش سرعت موج برشی در خاک باعث افزایش نیاز لرزه‌ای جابجایی سازه می شود. همچنین اثر گذاری زلزله‌های متوالی روی اندرکنش خاک و سازه وابسته به شرایط محتوای فرکانسی زلزله‌هاست. بنابراین نیاز‌های جابه جایی سازه‌ها در زلزله‌های متوالی نسبت به زلزله تکی با توجه به محتوای فرکانسی ممکن است افزایش یابد به گونه ای که این مقادیر تا %20 نسبت به زلزله تکی افزایش داشته است. اما به طور کلی نیاز‌ جابه جایی سازه در زلزله‌های متوالی با نرم تر شدن خاک افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Response of Steel Frame by Considering Soil-Structure Interaction under Seismic Sequence

نویسندگان [English]

  • Alireza Karkabadi 1
  • Mohammad Iman Khodakarami 2
  • Mostafa Farajian 3
1 MSc Student in Earthquake Engineering, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 PhD Student of Earthquake Engineering, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Seismic sequence as a result of occurrence of strong and moderate earthquake ground motion in a short time strongly affects the seismic response of structures. This kind of excitation causes, in many cases, more deteriorated effects compared to the corresponding single ground motion. The aim of this paper is to investigate the effect of seismic sequence of earthquake ground motion on the seismic responses of steel moment frame structures considering soil-structure interaction (SSI). To this end, four steel moment frames with 8 and 16 stories are considered each of which have three and six bays. Soil-structure-interaction is considered by employing dampers and springs having specified damping and stiffness through cone method. For modelling SSI effects, three types of soil based on standard 2800 are considered.  The time history of responses show that the relative displacement of structure is increased when the structure is subjected to the seismic sequence. As a result, the damage induced to the structure. It is noteworthy to say that the effect of seismic sequence is more in soft soil. The obtained responses show that a special attention should be paid for designing of steel structures in high seismic zone when they are subjected to seismic sequence excitation. Furthermore, soil-structure-interaction is an important parameter that should be considered for such conditions.Therefore, it is recommended that the effects of seismic sequence and soil-structure-interaction should be accounted for better estimation and evaluate accurate responses of steel shear frame.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Sequence
  • Soil-structure interaction
  • Steel frame
  • Frequency content
  1. Zhai, C. H, Zheng, Z, Li, S. and Xie L. L., (2015), Seismic analyses of a RCC building under mainshock–aftershock seismic sequences. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 74, 46-55.
  2. Hatzivassiliou, M. and Hatzigeorgiou, G. D., (2015), Seismic sequence effects on three-dimensional reinforced concrete buildings. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 72, 77-88.
  3. Han, R., Li, Y. and van de Lindt, J., (2015), Impact of aftershocks and uncertainties on the seismic evaluation of non-ductile reinforced concrete frame buildings. Engineering Structures, 100, 149-163.
  4. Fragiacomo, M., Amadio, C. and Macorini, L., (2004)., Seismic response of steel frames under repeated earthquake ground motions. Engineering structures, 26(13), 2021-2035.
  5. Faisal, A., Majid, T. A. and Hatzigeorgiou, G. D., (2013), Investigation of story ductility demands of inelastic concrete frames subjected to repeated earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 44, 42-53.
  6. Ruiz-García, J., Marín, M. V. and Terán-Gilmore, A., (2014), Effect of seismic sequences in reinforced concrete frame buildings located in soft-soil sites. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 63, 56-68.
  7. Raheem, S. E. A., Ahmed, M. M. and Alazrak, T. M., (2015), Evaluation of soil–foundation–structure interaction effects on seismic response demands of multi-story MRF buildings on raft foundations. International Journal of Advanced Structural Engineering (IJASE), 7(1), 11-30.
  8. Veletsos, A. S. and Tang, Y., (1990), Soil‐structure interaction effects for laterally excited liquid storage tanks. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 19(4), 473-496.
  9. Farajian, M., Khodakarami, M. I. and Kontoni, D. P. N., (2017), Evaluation of Soil-Structure Interaction on the Seismic Response of Liquid Storage Tanks under Earthquake Ground Motions. Computation, 5(1), 17.
  10. وهدانی، ر.، بیطرفان، م، و خداکرمی، م.ا، (1395)، اثر اندرکنش خاک و سازه بر ارزیابی عملکرد شاخص خرابی تجمعی انرژی در قاب های بتن مسلح. نشریه علمی و پژوهشی مهندسی سازه و ساخت، 3(3)، 16-29.
  11. Saadeghvaziri, M. A., Yazdani-Motlagh, A. R. and Rashidi, S., (2000), Effects of soil–structure interaction on longitudinal seismic response of MSSS bridges. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 20(1-4), 231-242.
  12. Mylonakis, G. and Gazetas, G., (2000), Seismic soil-structure interaction: beneficial or detrimental?. Journal of Earthquake Engineering, 4(3), 277-301.
  13. Shakib, H. and Atefatdoost, G. R., (2011), Effect of soil-structure interaction on torsional response of asymmetric wall type systems. Procedia Engineering, 14, 1729-1736.
  14. Eser, M., Aydemir, C. and Ekiz, I., (2011), Effects of soil structure interaction on strength reduction factors. Procedia Engineering, 14, 1696-1704.
  15. آیین نامه‌ی طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله ( استاندارد 2800)، ویرایش چهارم، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن (1392)،
  16. مبحث ششم، بارهای وارد بر ساختمان، مقررات ملی ساختمان، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان (1392).
  17. مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی ، مقررات ملی ساختمان، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان (1392).
  18. Livaoglu, R., (2008)., Investigation of seismic behavior of fluid–rectangular tank–soil/foundation systems in frequency domain. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 28(2), pp.132-146.
  19. Ground Motions Database; 2012. ⟨http://peer.berkeley.edu/peer_ground_ motion_database⟩.
  20. دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمانهای موجود (نشریه 360)، سازمان مدیریت و برنامه­ربزی کشور، معاونت امور فنی، دفتر امور فنی و تدوین معیارها (1385).
  21. Raychowdhury, P. and Ray-Chaudhuri, S., (2015), Seismic response of nonstructural components supported by a 4-story SMRF: Effect of nonlinear soil–structure interaction. In Structures (Vol. 3, pp. 200-210).
  22. Hatzigeorgiou, G. D. and Liolios, A. A., (2010), Nonlinear behaviour of RC frames under repeated strong ground motions. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(10), 1010-1025.
  23. Chopra, A.K.,( 2005), Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering. Tsinghua University Press.
  24.