بررسی تاثیر اندرکنش خاک – سازه بر سیستم دیوار برشی فولادی هم‌بند تحت اثر زلزله‌های حوزه‌ی دور و نزدیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.

3 دانشیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

سیستم دیوار برشی فولادی هم‌بند، سیستمی نسبتاً جدید می­‌باشد که مطالعات محدودی در این زمینه در مراکز پژوهشی مختلف انجام گرفته است. این سیستم شکل‌پذیری و سختی بالایی دارد که همین دو مزیت باعث برتری این سیستم نسبت به سیستم‌های مقاوم در برابر بار جانبی شده است. هدف این مقاله، بررسی رفتار این سیستم تحت اثر خاک‌­های تیپ 4 و 2 پی با لحاظ اثر اندرکنش خاک – سازه در سازه‌های 20 و 10، 5 طبقه با طول تیر پیوند 1/25، 2/5 و 3/75 متر و طول دهانه 2/4، 3/2 و 4/8 متر دیوار برشی فولادی، تحت زلزله­‌ی حوزه‌­ی دور و نزدیک است. در 216 تحلیل انجام شده نتایج نشان می‌­دهد که بیشینه تغییر مکان بام در سازه­‌های 20 و 10، 5 طبقه در خاک‌­های سخت (تیپ 2)، تحت رکوردهای دور و نزدیک با تغییرات ناچیز همراه است اما در خاک‌­های نرم (تیپ 4) تحت رکوردهای دور و نزدیک با تغییرات زیادی همراه است. شتاب بام در خاک سخت نسبت به خاک نرم کاهش بیشتری داشته است. در این مقاله، نسبت برش پایه به وزن موثر سازه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که اندرکنش خاک-سازه بر روی برش پایه تاثیرگذار است. همچنین در مورد مودهای رفتاری تیر هم‌بند و درجه هم‌بندی دیوار برشی فولادی تحقیق صورت گرفت و نتایج نشان داد که درجه هم‌بندی هم‌بستگی معناداری با نسبت‌های دوره تناوب سازه دارد و عملکرد جذب انرژی در تیرهای هم‌بند کوتاه که در برش جاری می‌شوند، مناسب‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Study on Soil-Structure Interaction on Seismic Response of Coupled Steel Plate Shear Wall subjected to Near and Far-Field Earthquakes

نویسندگان [English]

  • ehsan yourtchi 1
  • Majid Gholhaki 2
  • omid rezayfar 3
1 MSc Student in structure Engineering, Faculty of Civil Engineering of Semnan University, Semnan, Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering of Semnan University, Semnan, Iran.
3 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering of Semnan University, Semnan, Iran.
چکیده [English]

Coupled steel plate shear wall (C-SPSW) is a relatively new system that has received less attention from research centers. This system benefits from high ductility and stiffness, which are the two advantages that make this system superior to the other lateral load-resisting systems. This paper aims to study the seismic response of the CSPSWs under near and far-field earthquakes, resting on soil types II and IV considering soil-structure interaction (SSI) effects using the 5, 10 and 15-storey frames in which the length of link beams and frame bays is equal to 1.25, 2.5 and 3.75 as well as 2.4, 3.2 and 4.8m, respectively. Based on the analysis results, maximum roof displacement of the 5, 10 and 20-storey frames located on stiff soils (soil type II), does not experience remarkable changes under near and far-field earthquakes but, to the contrary, in the case of soil type IV, changes are considerable. Roof acceleration of the structure located on stiff soil, is less than that of the structure on soft soil. In this paper, the ratio of base shear to the effective weight of the structure was taken into account and it was found that incorporation of SSI effects influences the base shear. Moreover, regarding behavioral modes of the coupling beam and coupling degree of the SPSW, the results indicated that this degree has a meaningful correlation with the fundamental period of the structure and the short coupling beams that yield in shear, have a better performance.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coupled Steel Plate Shear Wall (CSPSW)
  • Soil-Structure Interaction (SSI)
  • Near-Filed Earthquake
  • Far-Field Earthquake
  • Degree of coupling

مراجع

[1] Saeed Sabouri, “Investigating of Behavior Coupled Beam in The Coupled Steel Plate Shear Wall”, Second National Conference on Structures and Steel, Iran,2011.
[2] Gholhaki, M. Ghadaksaz, “Investigation of The Link Beam Length Of A Coupled Steel Plate Shear Wall”, Steel And Composite Structure, January 2016.
[3] Lubell, A. S.; “Performance of Unstiffened Steel Plate Shear Walls Under Cyclic Quasi Static Loading”, Master of Science Thesis, Department of Civil Engineering, University of British Columbia, Vancouver, BC, Canada, 1997.
[4] Babak alavi and Helmut Krawinkler, “Effects of near-fault ground motions on frame structures” , A report of the John A.Blume Earthquake Enginnering Center Department of Civil and Enviromental Enginnering Stanford University, California, Report No.138 , February 2001.
[5] Kim, Y. S., & Roesset, J. M. (2004). "Effect of nonlinear soil behavior on inelastic seismic response of a structure". International Journal of Geomechanics.
[6] Sabouri-Ghomi, M. Gholhaki, “Experimental Study of Three-Study Ductile Steel plate shear wall”, Journal Amirkabir.
[7] El Ganainy, H., & El Naggar, M. H. (2009). Seismic performance of three-dimensional frame structures with underground stories. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29(9), 1249-1261.
[8] Danial J.Borello,Larry A.FAHNESTOCK, "Behavior and mechanism of steel plate shear wall with coupling., "University of Illinois at Urbana , March 2012.
[9] Gholhaki,S.Balol,O.Reazayfar , “Study Behavior Of thin steel plate shear wall system by effect of the soil-structure Interaction from the Far Field Fault and Near Field Fault Earthquake”,Sharif Journal Civil Engineering, Summer 2019.
[10] Gholhaki, N.Danayi far, “ Investigation Of Effective Parameters In Seismic Design Of Steel Shear Wall System Based on performance leveland comparison with Moment frame”,February 2016.
[11] Hatzigeorgiou, G. D. (2010). Damping modification factors for SDOF systems subjected to near‐fault, far‐fault and artificial earthquakes. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 39(11), 1239-1258.
[12] Gerami, D. Abdollahzadeh, “ Demand and Capacity of Structural Elements for Steel Moment Resisting Frames in Near Field of Fault”, June 2014.
[13] Hassani, N., Bararnia, M., & Amiri, G. G. (2018). Effect of soil-structure interaction on inelastic displacement ratios of degrading structures. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 104, 75-87.
[14] Gholhaki, M.J.Afshari(2018). ‘‘ Shear Strength degradation of Steel Plate Shear Walls With Optional Located Opening’’.Civil and Mechanical Engineering,Page 1547-1561.
[15] Iranian National Building Code (INBC), “ Design Steel Building” , 4th Edition,2012.
[16] Timler, P. A.; Kulak, G. L.; “Experimental Study of Steel Plate Shear Walls”, Structural Engineering Report No. 114, Department of Civil Engineering, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada, 1983.
[17] Ghodrati Amiri B. Mirmiran, “T‌H‌E O‌P‌T‌I‌M‌U‌M M‌E‌T‌H‌O‌D‌S O‌F S‌T‌E‌E‌L P‌L‌A‌T‌E S‌H‌E‌A‌R W‌A‌L‌L M‌O‌D‌EL‌I‌N‌G‌S”, Sharif Journal Civil Engineering, Spring 2011.
[18] Iranian national seismic design (standard 2008),4th Edition,2015.
[19] AISC.(2007), “Steel Plate Shear Wall Design” Chicago.
[20] Li,C.H.,Tsai, K.C, Chang , J.T. and Lin , C.H. “ Cyclic test of a coupled steel plate shear wall SubStructure ”, Procedia Engineering, 14, pp.582-589(2011).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 53، شماره 12
اسفند 1400
صفحه 5103-5138

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار