Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Áp dụng quy trình cải tạo động đất toàn diện cho các công trình thép sử dụng bộ giảm chấn nhớt phi tuyến
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày việc áp dụng một phương pháp mới để xác định các đặc tính của bộ giảm chấn nhớt phi tuyến (NLVDs). Đồng thời, nghiên cứu cũng xác định mức độ cải tạo tối ưu (ORL), bằng cách cung cấp một công thức mới và đơn giản mà không cần tính toán phức tạp. Tỷ lệ dịch chuyển giữa các tầng được coi là tham số hiệu quả để tính toán chi phí thất bại của cấu trúc và xác định các trạng thái giới hạn. Để xác định ORL trong các cấu trúc thép thấp, trung bình và cao tầng, ba cấu trúc chuẩn có đặc tính động học khác nhau đã được nghiên cứu. Ngoài ra, để xác thực kết quả trong các khu vực khác nhau với các mức độ nguy hiểm động đất khác nhau, các bản ghi động đất đại diện cho ba mức độ nguy hiểm động đất đã được sử dụng trong phân tích lịch sử theo thời gian. Dựa trên các kết quả số liệu từ các phân tích lịch sử theo thời gian phi tuyến, quy trình thiết kế toàn diện này có thể được sử dụng hiệu quả để thực hiện thiết kế chịu động đất cho các công trình thép với NLVDs, từ đó đáp ứng các mục tiêu hiệu suất cấu trúc cho bất kỳ bản ghi động đất nào ở bất kỳ cường độ nào. Đáng chú ý, việc sử dụng quy trình thiết kế toàn diện làm giảm tỷ lệ dịch chuyển giữa các tầng xuống dưới 0.7 ở hầu hết các tầng của tòa nhà, cho thấy rằng tòa nhà vẫn ở trạng thái có thể sử dụng ngay lập tức dưới các bản ghi động đất đã áp dụng. Hơn nữa, nó có thể giảm hiệu quả chi phí vòng đời và thiết lập sự cân bằng giữa chi phí cải tạo và chi phí giảm thiểu thất bại một khi việc cải tạo cấu trúc được thực hiện.
Từ khóa
#bộ giảm chấn nhớt phi tuyến #cải tạo động đất #độ dịch chuyển giữa các tầng #cấu trúc thép #chi phí vòng đờiTài liệu tham khảo
Shin H, Singh M (2014) Minimum failure cost-based energy dissipation system designs for buildings in three seismic regions–Part I: Elements of failure cost analysis. Eng Struct 74:266–274
Guo T, Xu J, Xu W, Di Z (2014) Seismic upgrade of existing buildings with fluid viscous dampers: design methodologies and case study. J Perform Const Facil 29(6):04014175
Tubaldi E, Ragni L (2016) Influence of the nonlinear behavior of viscous dampers on the seismic demand hazard of building frames. Earthq Eng Struct Dyn 45(1):149–169
Diotallevi PP, Landi L, Dellavalle A (2012) A methodology for the direct assessment of the damping ratio of structures equipped with nonlinear viscous dampers. J Earthq Eng 16(3):350–373
Rama Raju K, Ansu M, Iyer NR (2014) A methodology of design for seismic performance enhancement of buildings using viscous fluid dampers. Struct Control Health Monit 21(3):342–355
Silvestri S, Gasparini G, Trombetti T (2010) A five-step procedure for the dimensioning of viscous dampers to be inserted in building structures. J Earthq Eng 14(3):417–447
Weng D, Zhang C, Lu X, Zeng S, Zhang S (2012) A simplified design procedure for seismic retrofit of earthquake-damaged RC frames with viscous dampers. Struct Eng Mech 44(5):611–631
Chopra AK, McKenna F (2016) Modeling viscous damping in nonlinear response history analysis of buildings for earthquake excitation. Earthq Eng Struct Dyn 45(2):193–211
Landi L, Fabbri O, Diotallevi PP (2014) A two-step direct method for estimating the seismic response of nonlinear structures equipped with nonlinear viscous dampers. Earthq Eng Struct Dyn 43(11):1641–1659
Martinez-Rodrigo M, Romero M (2003) An optimum retrofit strategy for moment resisting frames with nonlinear viscous dampers for seismic applications. Eng Struct 25(7):913–925
Hwang J-S, Lin W-C, Wu N-J (2013) Comparison of distribution methods for viscous damping coefficients to buildings. Struct Infrastruct Eng 9(1):28–41
Landi L, Conti F, Diotallevi PP (2015) Effectiveness of different distributions of viscous damping coefficients for the seismic retrofit of regular and irregular RC frames. Eng Struct 100:79–93
Mousavi SA, Ghorbani-Tanha AK (2012) Optimum placement and characteristics of velocity-dependent dampers under seismic excitation. Earthq Eng Eng Vibr 11(3):403–414
Palermo M, Muscio S, Silvestri S, Landi L, Trombetti T (2013) On the dimensioning of viscous dampers for the mitigation of the earthquake-induced effects in moment-resisting frame structures. Bull Earthq Eng 11(6):2429–2446
Sonmez M, Aydin E, Karabork T (2013) Using an artificial bee colony algorithm for the optimal placement of viscous dampers in planar building frames. Struct Multidiscip Optim 48(2):395–409
Whittle J, Williams M, Karavasilis TL, Blakeborough A (2012) A comparison of viscous damper placement methods for improving seismic building design. J Earthq Eng 16(4):540–560
Landi L, Lucchi S, Diotallevi PP (2014) A procedure for the direct determination of the required supplemental damping for the seismic retrofit with viscous dampers. Eng Struct 71:137–149
Sarkisian M, Lee P, Hu L, Garai R, Tsui A, Reis E (2013) Achieving enhanced seismic design using viscous damping device technologies. In: Structures congress 2013: bridging your passion with your profession, pp 2729–2744
Sorace S, Terenzi G, Mori C (2016) Passive energy dissipation-based retrofit strategies for R/C frame water towers. Eng Struct 106:385–398
Banazadeh M, Gholhaki M, Parvini Sani H (2017) Cost-benefit analysis of seismic-isolated structures with viscous damper based on loss estimation. Struct Infrastruct Eng 13(8):1045–1055
Gidaris I, Taflanidis AA (2015) Performance assessment and optimization of fluid viscous dampers through life-cycle cost criteria and comparison to alternative design approaches. Bull Earthq Eng 13(4):1003–1028
Taflanidis AA, Beck JL (2009) Life-cycle cost optimal design of passive dissipative devices. Struct Saf 31(6):508–522
Constantinou MC, Symans M (1992) Experimental and analytical investigation of seismic response of structures with supplemental fluid viscous dampers. National Center for earthquake engineering research, Buffalo
Seleemah A, Constantinou MC (1997) Investigation of seismic response of buildings with linear and nonlinear fluid viscous dampers. National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo
Sorace S, Terenzi G (2008) Seismic protection of frame structures by fluid viscous damped braces. J Struct Eng 134(1):45–55
Blandon CA, Priestley M (2005) Equivalent viscous damping equations for direct displacement based design. J Earthq Eng 9(sup2):257–278
Kim J, Choi H (2006) Displacement-based design of supplemental dampers for seismic retrofit of a framed structure. J Struct Eng 132(6):873–883
Lin Y-Y, Tsai M, Hwang J, Chang K (2003) Direct displacement-based design for building with passive energy dissipation systems. Eng Struct 25(1):25–37
Lin Y-Y, Chang K-C, Chen C-Y (2008) Direct displacement-based design for seismic retrofit of existing buildings using nonlinear viscous dampers. Bull Earthq Eng 6(3):535–552
Sullivan T, Lago A (2012) Towards a simplified direct DBD procedure for the seismic design of moment resisting frames with viscous dampers. Eng Struct 35:140–148
Hwang J-S, Huang Y-N, Yi S-L, Ho S-Y (2008) Design formulations for supplemental viscous dampers to building structures. J Struct Eng 134(1):22–31
Liu W, Tong M, Lee GC (2005) Optimization methodology for damper configuration based on building performance indices. J Struct Eng 131(11):1746–1756
Fu Y, Kasai K (1998) Comparative study of frames using viscoelastic and viscous dampers. J Struct Eng 124(5):513–522
Lu X, Ding K, Weng D, Kasai K, Wada A (2012) Comparative study on seismic behavior of RC frame structure using viscous dampers, Steel dampers and viscoelastic dampers. In: Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering
Lee D, Taylor DP (2001) Viscous damper development and future trends. Struct Des Tall Spec Build 10(5):311–320
FEMA-356 (2000) Pre-standard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings. Federal Emergency Management Agency, Building Seismic Safety Council, Washington, DC
Ramirez OM, Constantinou MC, Kircher CA, Whittaker A, Johnson MW, Gomez JD, Chrysostomou C (2000) Development and evaluation of simplified procedures for the analysis and design of buildings with passive energy dissipation systems. State University of New York, Buffalo
Ohtori Y, Christenson R, Spencer B Jr, Dyke S (2004) Benchmark control problems for seismically excited nonlinear buildings. J Eng Mech 130(4):366–385
Bommer JJ, Elnashai AS, Weir AG (2000) Compatible acceleration and displacement spectra for seismic design codes. In: Proceedings of the 12th World Conference on Earthquake Engineering, pp 1–8
FEMA-227 (1992) A benefit–Cost model for the seismic rehabilitation of buildings. Federal Emergency Management Agency, Building Seismic Safety Council Washington, DC
Waier PR (2016) RSMeans building construction cost data: 70th annual edition. RS Means Company, Rockland
Whitney A (2002) Cost of demolition of downtown’s dirty dozen. Cityscape, Detroit
FEMA-178 (1992) NEHRP handbook for the seismic evaluation of existing buildings. Federal Emergency Management Agency, Building Seismic Safety Council, Washington, DC
FEMA-228 (1992) A benefit-cost model for the seismic rehabilitation of buildings. Federal Emergency Management Agency, Building Seismic Safety Council, Washington, DC
Fragiadakis M, Lagaros ND, Papadrakakis M (2006) Performance-based multiobjective optimum design of steel structures considering life-cycle cost. Struct Multidiscip Optim 32(1):1–11
Wen Y-K, Kang Y (2001) Minimum building life-cycle cost design criteria. I: Methodology. J Struct Eng 127(3):330–337
Somerville P, Collins N (2002) Ground motion time histories for the Humboldt Bay Bridge. URS Corporation, Pasadena
Taylor DP (1999) Buildings: design for damping. In: Proceedings of the Boston Society of Civil Engineers, BSCES, Lecture Series,“Dynamics of Structures” USA
Kappos AJ, Dimitrakopoulos E (2008) Feasibility of pre-earthquake strengthening of buildings based on cost-benefit and life-cycle cost analysis, with the aid of fragility curves. Nat Hazards 45(1):33–54
