اثر اندرکنش خاک و سازه بر عملکرد قاب‌های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه مجهز به میراگر اصطکاکی پال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، واحد سیرجان، دانشگاه آزاد اسلامی، سیرجان، ایران.‏

2 دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران.

چکیده

در این تحقیق، به بررسی رفتار سازه‌های فولادی 3، 5 و 8 طبقه با قاب فولادی خمشی متوسط در چهار حالت بدون در نظر گرفتن اندرکنش (A)، با در نظر گرفتن اندرکنش (B)، با استفاده از میراگر (C) و در حالت استفاده از میراگر با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه (D) و عملکرد میراگرهای پال، منحنی شکنندگی، تحت هفت شتاب‌نگاشت حوزه نزدیک پالس گونه پرداخته‌شده است. نوآوری پژوهش در استفاده از میراگر اصطکاکی پال و در نظر گرفتن اثر برهم‌کنش خاک و سازه (SSI)‎‏ جهت بررسی رفتار دینامیکی و لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی کوتاه و میان مرتبه می‌باشد. مدل‌سازی در نرم‌افزار ایتبس و تحلیل دینامیکی افزایشی به روش LRFD با نرم‌افزار اپنسیس انجام‌شده است. برای بررسی حالات خرابی مختلف مدل‌ها از سطوح آسیب‌پذیری معرفی‌شده در HAZUS MH-MR4 استفاده‌شده است. قاب‌های موردمطالعه با میراگر تحت تحلیل غیرخطی در سه میرایی 5% 10% و 15% قرارگرفته‌اند. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که: برای حالت (B) در سازه‌های کوتاه مرتبه جابجایی طبقات تقریباً ثابت مانده و ‏هیچ تفاوتی نسبت به حالت (A) نداشته است؛ اما در حالت (C) باعث کاهش جابجایی ‏طبقات گردیده و از طرفی در حالت (D) جابجایی ‏طبقات نسبتاً کاهش‌یافته است؛ و الگوی کاهش جابجایی در رکوردهای مختلف، متفاوت است که این ‏موضوع به دلیل متفاوت بودن محتوای فرکانس رکوردها بوده است. همچنین نتایج‌ تحلیل‌های دینامیکی‌ غیرخطی‌ نشان می‌دهد که استفاده از میراگر تأثیری در ‌مقدار برش پایه‌ سازه‌ها نداشته اما در سازه‌های با تعداد طبقات بیشتر، مقدار برش پایه‌ کاهش‌ داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Soil-Structure Interaction Effect on seismic response of Low- and mid-rise steel moment frames equipped with Pall friction damper

نویسندگان [English]

  • Mohsen Mohammadizadeh 1
  • Mohammad Bostani 1
  • Eshrat Farkat 1
  • Nima Mohammadizadeh 2
1 Head of Civil Engineering Department - Islamic Azad University of Sirjan
2 Student of Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Sirjan University of Technology, Iran.‎
چکیده [English]

This research, investigates the behavior of 3, 5, and 8-story steel structures with medium bending steel frames in four cases without considering interaction (A), considering interaction (B), using damper (C), and in Damper usage mode considering soil and structure interaction (D) and the performance of pal dampers, fragility curve, has been discussed under seven acceleration maps of the near-pulse area. The innovation of the research is in the use of a pal friction damper and considering the effect of soil-structure interaction (SSI) to investigate the dynamic and seismic behavior of low and mid-rise intermediate moment steel. Modeling has been done in ETABS software and Incremental Dynamic Analysis (IDA) by LRFD method in Opensees software. Vulnerability levels introduced in HAZUS MH-MR4 have been used to investigate different failure modes of the models. The studied frames with dampers have been subjected to nonlinear analysis in three damping levels 5%, 10%, and 15%. The obtained results showed that: for state (B) in short structures, the order of displacement of floors remained almost constant and had no difference compared to state (A); But in case (C) it caused a decrease in the movement of floors and on the other hand in case (D) the movement of floors has been relatively reduced; And the pattern of displacement reduction in different records is different. Also, the use of a damper does not affect the amount of base shear of structures, but the amount of base shear has decreased in structures with more floors.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Low steel moment frame
  • pall friction damper
  • near-fault earthquake
  • incremental dynamic analysis
  • soil-structure interaction

مراجع

[1] G.A. MacRae, D.V. Morrow, C.W. Roeder, Near-fault ground motion effects on simple structures, Journal of Structural Engineering, 127(9) (2001) 996-1004.
[2] P. Tothong, C. Cornell, Structural performance assessment under near‐source pulse‐like ground motions using advanced ground motion intensity measures, Earthquake Engineering Structural Dynamics, 37(7) (2008) 1013-1037.
[3] B. Alavi, H. Krawinkler, Behavior of moment‐resisting frame structures subjected to near‐fault ground motions, Earthquake engineering & structural dynamics, 33(6) (2004) 687-706.
[4] J.F. Hall, T.H. Heaton, M.W. Halling, D. Wald, Near-source ground motion and its effects on flexible buildings, Earthquake spectra, 11(4) (1995) 569-605.
[5] C. Champion, A. Liel, The effect of near‐fault directivity on building seismic collapse risk, Earthquake Engineering Structural Dynamics, 41(10) (2012) 1391-1409.
[6] A. Özuygur, E. Noroozinejad Farsangi, Influence of pulse-like near-fault ground motions on the base-isolated buildings with LRB devices, Practice Periodical on Structural Design construction, 26(4) (2021) 04021027.
[7] F. Sardari, M. Dehkordi, M. Eghbali, D. Samadian, Practical seismic retrofit strategy based on reliability and resiliency analysis for typical existing steel school buildings in Iran, International Journal of Disaster Risk Reduction, 51 (2020) 101890.
[8] M. Moradi, H. Tavakoli, Energy Balance on Steel Structure with Pall Damper under Blast Loading, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 52(10) (2020) 2415-2434. (In Persian)
[9] F. Rafie, H. Hamidi, J. Vaseghi Amiri, Determining the Optimal Slip Load Pattern of Pall Friction Dampers considering Soil-Structure interaction, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 54(2) (2022) 793-808. (In Persian)
[10] M. Li, X. Lu, X. Lu, L. Ye, Influence of soil–structure interaction on seismic collapse resistance of super-tall buildings, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 6(5) (2014) 477-485.
[11] J. Vaseghi, S. Navaei, B. Navayinia, F. Roshantabari, A parametric assessment of friction damper in eccentric braced frame, International Journal of Civil Environmental Engineering, 3(10) (2009) 361-365. (In Persian)
[12] G. Abdollahzadeh, S. Shabani, The effect of viscoelastic damper on reducing seismic responses of steel frame structures, Asian Journal of Civil Engeering, 18 (2017) 945-960.
[13] M. Arbabi, H. Tahghighi, Influence of nonlinear SSI on the seismic response of low-to-mid-rise steel moment resisting frame buildings, Journal of Structural and Construction Engineering, 7(Special Issue 3) (2020) 35-52. (In Persian)
[14] M. Moradi, H. Tavakoli, G. Abdollahzadeh, Probabilistic assessment of failure time in steel frame subjected to fire load under progressive collapses scenario, Engineering failure analysis, 102 (2019) 136-147.
[15] J.L. Ingargiola, C.P. Jones, R.C. Quinn, ASCE 24: Improving the performance of buildings and structures in flood hazard areas, in:  Advances in Hurricane Engineering: Learning from Our Past, 2013, pp. 53-66.
[16] C. Neighbors, E. Cochran, Y. Caras, G. Noriega, Sensitivity analysis of FEMA HAZUS earthquake model: case study from King County, Washington, Natural Hazards Review, 14(2) (2013) 134-146.
[17] Y. Ohtori, R. Christenson, B. Spencer Jr, S. Dyke, Benchmark control problems for seismically excited nonlinear buildings, Journal of engineering mechanics, 130(4) (2004) 366-385.
[18] D. Vamvatsikos, C.A. Cornell, Incremental dynamic analysis, Earthquake engineering structural dynamics, 31(3) (2002) 491-514.
[19] F. McKenna, G. Fenves, Using the OpenSees interpreter on parallel computers, Network for earthquake engineering simulations,  (2008).
[20] C.A. Goulet, T. Kishida, T.D. Ancheta, C.H. Cramer, R.B. Darragh, W.J. Silva, Y.M. Hashash, J. Harmon, G.A. Parker, J.P. Stewart, PEER NGA-east database, Earthquake Spectra, 37(1_suppl) (2021) 1331-1353.
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 55، شماره 7
مهر 1402
صفحه 1337-1362

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار