مقایسۀ پاسخ لرزه‌ای احتمالاتی قاب‌های خمشی و قاب‌های ستون- پیوند تحت زمین لرزه های متوالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت ایران - دانشکده مهندسی عمران

2 دانشگاه علم و صنعت ایران - دانشکده عمران

3 پژوهشگر پسا دکتری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر سیستم سازه‌ای قاب ستون-پیوند (Linked Column Frame)با قابلیت جلوگیری از تشکیل مفاصل پلاستیک در اعضای اصلی قابهای خمشی معرفی شده است. مطالعات انجام شده بر روی این سیستم بیشتر در معرض زمین لرزه های منفرد موردبررسی بوده و هنوز پس لرزه ها جایگاه قابل توجهی در نحوه عملکرد این سیستم ندارند. هدف از این مقاله، بررسی تأثیر پدیده توالی لرزه‌ای بر سیستم قاب ستون-پیوند و مقایسه نتایج حاصل از تحلیل این قاب‌ها با قاب‌های خمشی می‌باشد. در این راستا قاب خمشی فولادی 3 طبقه از سازه‌های گروه SAC که منطبق با آیین‌نامه UBC94 طراحی ، در محیط نرم افزاری OpenSees مدل‌سازی و مورد تحلیل قرار گرفته شده است. در گام نخست با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی، رفتار این سازه ها تحت پس لرزه بررسی شده و در گام دوم به منظور دستیابی به رفتار واقع گرایانه‌تری از سازه‌های مذکور در معرض پس‌لرزه‌ها، رفتار سازه‌ها برای سطوح عملکردی خدمات رسانی بی‌وقفه، ایمنی جانی و سطح فروریزش سازه از طریق تحلیل دینامیکی فزاینده بررسی شده‌است. نتایج حاکی از آن است که پدیده توالی لرزهای منجر به افزایش تغییرمکان جانبی نسبی طبقه در هر دو نوع از سیستم‌های سازهای می‌شود. با این حال سیستم LCF عملکرد بهتری در برابر پدیده توالی لرزهای از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Probabilistic Seismic Assessment of Steel Frames under Consecutive Earthquakes: A Comparison between Moment Frames and Linked-Column Frames

نویسندگان [English]

  • Ramin Moscowchi 1
  • Amir hossein Cheraghi 1
  • Gholamreza Ghodrati Amiri 1
  • Ehsan Darvishan 2
  • Elham Rajabi 3
1 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
2 School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
3 Postdoctoral Fellow, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Recent studies show that aftershocks can intensify structural damage and even lead to the collapse of the structures. Among the structural systems, moment frames show desirable ductility, but in such systems damage spreads in many structural elements. Accordingly, it is possible for these systems to experience more severe damage during an earthquake. Recently, Linked-Column Frame (LCF) is introduced to limit structural damage in moment frames, which can prevent the formation of plastic hinges in major structural members. However, only a limited number of investigations are carried out on these systems, and there is a lack of study that investigates post-mainshock performance of this system. The aim of this study is to investigate the influence of mainshock-aftershock (MS-AS) sequence on LCF system and compare the results with conventional moment frames. For this reason, SAC 3-story building, which is designed according to UBC-94, is modeled and analyzed in OpenSEES software package. In the first step, behavior of these structures is investigated using nonlinear dynamic analysis. In the next step, incremental dynamic analysis is employed for different performance levels including IO, LS, and CP states to gain a better insight into the behavior of these structures in MS-AS sequences. Results showed that MS-AS sequences could lead to increase in drift response of the frames with both systems. However, LCF showed a superior performance during seismic sequences.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mainshock-afteshock sequence
  • linked-column frame
  • Incremental dynamic analysis
  • Fragility Curves
[1]  H. Ryu, N. Luco, S. Uma, A. Liel, Developing fragilities for mainshock-damaged structures through incremental dynamic analysis, in:  Ninth pacific conference on earthquake engineering, Auckland, New Zealand, 2011.
[2]  Y. Dong, D.M. Frangopol, Risk and resilience assessment of bridges under mainshock and aftershocks incorporating uncertainties, Engineering Structures, 83 (2015) 198-208.
[3]  K. Goda, Nonlinear response potential of mainshock–aftershock sequences from Japanese earthquakes, Bulletin of the Seismological Society of America, 102(5) (2012) 2139-2156.
[4]  R. Song, Y. Li, J.W. van de Lindt, Impact of earthquake ground motion characteristics on collapse risk of post-mainshock buildings considering aftershocks, Engineering Structures, 81 (2014) 349-361.
[5]  G.P. Hayes, P.S. Earle, H.M. Benz, D.J. Wald, R.W. Briggs, 88 Hours: The US Geological Survey national earthquake information center response to the 11 March 2011 Mw 9.0 Tohoku earthquake, Seismological Research Letters, 82(4)(2011) 1-11.
[6]  R. Song, Y. Li, J.W. Van de Lindt, Loss estimation of steel buildings to earthquake mainshock–aftershock sequences, Structural safety, 61 (2016) 1-11.
[7]  F. Omori, On the after-shocks of earthquakes, The University, 1894.
[8]  S.A. Mahin, Effects of duration and aftershocks on inelastic design earthquakes, in:  Proceedings of the 7th world conference on earthquake engineering, 1980, pp. 677-680.
[9]  C. Amadio, M. Fragiacomo, S. Rajgelj, The effects of repeated earthquake ground motions on the non‐linear response of SDOF systems, Earthquake engineering & structural dynamics, 32(2) (2003) 291-308.
[10]  G.D. Hatzigeorgiou, Ductility demand spectra for multiple near-and far-fault earthquakes, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(4) (2010) 170-183.
[11]  Y. Li, R. Song, J.W. Van De Lindt, Collapse fragility of steel structures subjected to earthquake mainshockaftershock sequences, Journal of Structural Engineering, 140(12) (2014) 04014095.
[12] M. Malakoutian, J.W. Berman, P. Dusicka, Seismic response evaluation of the linked column frame system, Earthquake engineering & structural dynamics, 42(6) (2013) 795-814.
[13] D.G. Lignos, H. Krawinkler, Deterioration modeling of steel components in support of collapse prediction of steel moment frames under earthquake loading, Journal of Structural Engineering, 137(11) (2011) 1291-1302.
[14] G.G. Amiri, F.M. Dana, Introduction of the most suitable parameter for selection of critical earthquake, Computers & Structures, 83(8-9) (2005) 613-626.
[15] G.G. Amiri, E. Rajabi, Damage evaluation of reinforced concrete and steel frames under critical successive scenarios, International Journal of Steel Structures,17(4)(2017) 1495-1514 .