ارزیابی کفایت تحلیل طیفی برای تحلیل لرزه‌ای ساختمان‌های فولادی دارای سیستم قاب خمشی و قاب مهاربندی همگرا مطابق آیین‌نامه‌های زلزله معتبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 شهر جدید سهند- دانشگاه صنعتی سهند- دانشکده مهندسی عمران

2 دانشگاه صنعتی سهند

چکیده

از روش استاتیکی معادل مطابق آیین‌نامه‌های زلزله دارای محدودیت بوده و در ساختمان‌های با ارتفاع زیاد، این روش قادر به در نظرگیری اثر مودهای ارتعاشی بالاتر نمی‌باشد. در تحلیل لرزه ای ساختمان‌های با ارتفاع زیاد، مطابق آیین نامه های زلزله، روش تحلیل طیفی به خاطر قابلیت در نظرگیری اثر مودهای ارتعاشی بالاتر استفاده می شود. از طرف دیگر، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، قدرتمندترین روش جهت برآورد پاسخ‌های لرزه‌ای ساختمان‌ها می‌باشد. لذا در این تحقیق، دقت و کفایت روش تحلیل طیفی، با مقایسه نتایج پاسخ‌های لرزه‌ای حاصل از آن با روش دقیق تاریخچه زمانی غیرخطی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این منظور، 6 سازه فولادی سه بعدی با تعداد طبقات 4، 10 و20 با سیستم‌های قاب خمشی ویژه و قاب مهاربندی همگرای ویژه در نظر گرفته شده‌اند. برای انجام تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیر خطی و طیفی، 4 گروه 7 تایی شامل شتابنگاشت نزدیک گسل با ویژگی‌های جهت پذیری پیش رونده، اثر پرتابی و بدون پالس و همچنین شتابنگاشت های دور از گسل استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که در اکثر سازه‌ها پاسخ‌های لرزه‌ای حاصل از تحلیل طیفی نسبت به تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی دارای مقادیر دست پایین و غیر محافظه کارانه می‌باشند و معمولا میزان خطای روش تحلیل طیفی با افزایش ارتفاع سازه بیشتر می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the adequacy of the response spectrum analysis for the seismic analysis of moment-resisting and concentrically-braced buildings according to the seismic design codes

نویسندگان [English]

  • Mehdi Poursha 1
  • ahmadreza fatahi 2
2 sahand university
چکیده [English]

According to the seismic design codes, the response spectrum analysis (RSA) method can be used in the seismic analysis of tall buildings since it can consider the effect of higher modes. On the other hand, the nonlinear time history analysis is the most accurate method of the evaluation of seismic responses of structures. Consequently, it is needed to study the accuracy of the RSA method and to compare the seismic responses computed by the RSA to those from the nonlinear time history analysis. To this end, six 3D structures with 4-, 10- and 20-story heights are investigated in this paper. The lateral load resisting systems of the structures include special steel moment-resisting frames (MRFs) and concentrically braced frames (CBFs). To conduct the nonlinear time history analyses, four sets of ground motion records including three groups of near-fault records with different characteristics and one set of far-fault records are used. The near-fault ground motion sets include forward directivity effect, fling step and no pulse characteristics. All sets comprise seven seismic motion records. The results indicate that the seismic responses, obtained by the RSA, are mostly underestimated and non-conservative in comparison with those from the nonlinear time history analysis. In general, the more the height of the structure, the larger the error in the seismic responses derived from the RSA. Also, the largest error in the RSA relative to the rigorous time history analysis occurs in the case of the near-fault ground motions with fling-step effect.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Response spectrum analysis
  • Nonlinear time history analysis
  • Near-fault ground motions
  • Far-fault ground motions
  • Directivity effect