Đánh giá ảnh hưởng của các mode cao đến các kết cấu thép chống động đất dưới tác động của động đất gần với hiệu ứng trực tiếp theo phương song song và phương vuông góc

International Journal of Steel Structures - Tập 19 - Trang 1543-1559 - 2019
A. H. Mashayekhi1, M. Gerami1, N. Siahpolo2
1Earthquake Engineering Group, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2Department of Civil Engineering, Academic Center for Education, Culture and Research, Tehran, Iran

Tóm tắt

Động đất gần với hiệu ứng trực tiếp có ảnh hưởng tới chuyển động của các kết cấu, vì vậy hiện tượng này gây ra nhu cầu lớn hơn lên các khung thép so với các động đất thông thường. Do đó, hành vi kết cấu của các khung thép và ảnh hưởng của các mode cao của các kết cấu dưới động đất gần hố là rất cần thiết. Để đạt được mục tiêu này, 5 khung thép chống động đất có độ dẻo trung bình với 4, 7, 10, 15 và 20 tầng đã được kiểm tra dưới 20 bản ghi động đất gần và xa, trong đó có 40 bản ghi theo phương song song (SP) và vuông góc (SN). Cuối cùng, các phản ứng đàn hồi của cấu trúc đồng nhất có bậc tự do đơn (ESDOF) dưới các bản ghi được đề cập và các yếu tố điều chỉnh phản ứng để chuyển đổi phản ứng của cấu trúc ESDOF sang phản ứng của cấu trúc MDOF đã được trình bày. Kết quả nghiên cứu này cho thấy rằng ảnh hưởng của các mode cao dưới động đất xa lớn hơn so với động đất gần. Thêm vào đó, góc lệch giữa các tầng của các kết cấu dưới động đất gần với hiệu ứng trực tiếp theo phương lớn hơn so với động đất xa khoảng 30-50% chiều cao của cấu trúc ở các tầng trên. Nhu cầu cho các kết cấu cao tầng dưới tác động của động đất SP do các ảnh hưởng của mode cao lớn hơn so với động đất SN. Khi tỷ lệ giữa chu kỳ xây dựng và chu kỳ xung lớn hơn 0.5, các ảnh hưởng của động đất SP tăng lên hơn so với những động đất theo phương vuông góc (SN).

Từ khóa

#động đất gần #khung thép #hiệu ứng mode cao #cấu trúc đàn hồi #Nhu cầu kết cấu

Tài liệu tham khảo

Alavi, B., & Krawinkler, H. (2001). Effects of near-fault ground motions on frame structures. Stanford: John A. Blume Earthquake Engineering Center. Alavi, B., & Krawinkler, H. (2004). Behavior of moment-resisting frame structures subjected to near-fault ground motions. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 33(6), 687–706. Anderson, J. G., & Bodin, P. (1987). Earthquake recurrence models and historical seismicity in the Mexicali-Imperial Valley. Bulletin of the Seismological Society of America, 77(2), 562–578. ANSI/AISC. (2005). AISC 341-05. Seismic provisions for structural steel buildings. Chicago, IL: American Institute of Steel Construction. ASCE. (2006). Minimum design loads for buildings and other structures. Reston: American Society of Civil Engineers. Baker, J. W. (2007). Quantitative classification of near-fault ground motions using wavelet analysis. Bulletin of the Seismological Society of America, 97(5), 1486–1501. Bolt, B. A. (2004). Seismic input motions for nonlinear structural analysis. ISET Journal of Earthquake Technology, 41(2), 223–232. Bonowitz, D. (1995). Surveys and assessment of damage to buildings affected by the Northridge earthquake of January 17, 1994. Technical report, SAC Joint Venture. Bray, J. D., & Rodriguez-Marek, A. (2004). Characterization of forward-directivity ground motions in the near-fault region. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 24(11), 815–828. Gerami, M., & Abdollahzadeh, D. (2013). Local and global effects of forward directivity. Građevinar, 65(11), 971–985. Gerami, M., & Abdollahzadeh, D. (2015). Vulnerability of steel moment-resisting frames under effects of forward directivity. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 24(2), 97–122. Gioncu, V. (2000). Framed structures. Ductility and seismic response: General Report. Journal of Constructional Steel Research, 55(1), 125–154. Gupta, A., & Krawinkler, H. (1999). Seismic demands for the performance evaluation of steel moment resisting frame structures. Stanford: Stanford University. Hall, J. F., et al. (1995). Near-source ground motion and its effects on flexible buildings. Earthquake Spectra, 11(4), 569–605. Hossein, M., & Kabeyasawa, T. (2004). Effect of infill masonry walls on the seismic response of reinforced concrete buildings subjected to the 2003 Bam earthquake strong motion: A case study of Bam telephone center. Humar, J., & Rahgozar, M. (1996). Application of inelastic response spectra derived from seismic hazard spectral ordinates for Canada. Canadian Journal of Civil Engineering, 23(5), 1051–1063. Kalkan, E., & Kunnath, S. K. (2006). Effects of fling step and forward directivity on seismic response of buildings. Earthquake Spectra, 22(2), 367–390. Konagai, K., Yoshimi, M., Meguro, K., Yoshimura, M., Mayorca, P., Takashima, M., et al. (2004). Strain induced in cracked utility poles and damage to dwellings from the Dec. 26, 2003 Bam earthquake. Bulletin of Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 79, 59–67. Mazzoni, S., et al. (2006). OpenSees command language manual. Berkeley: Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center. Miranda, E., & Bertero, V. V. (1994). Evaluation of strength reduction factors for earthquake-resistant design. Earthquake Spectra, 10(2), 357–379. Mostafaei, H., & Kabeyasawa, T. (2004). Effect of infill masonry walls on the seismic response of reinforced concrete buildings subjected to the 2003 Bam earthquake strong motion: A case study of Bam telephone center. Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 79(3/4), 133–156. Nassar, A. A., & Krawinkler, H. (1991). Seismic demands for SDOF and MDOF systems. Stanford: John A. Blume Earthquake Engineering Center, Department of Civil Engineering, Stanford University. Özhendekci, D., & Özhendekci, N. (2012). Seismic performance of steel special moment resisting frames with different span arrangements. Journal of Constructional Steel Research, 72, 51–60. Sanada, Y., Niousha, A., Maeda, M., Kabeyasawa, T., & Ghayamghamian, M. R. (2004). Building damage around Bam Seismological Observatory following the Bam, Iran earthquake of Dec. 26, 2003. Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 79, 95–105. Sehhati, R., et al. (2011). Effects of near-fault ground motions and equivalent pulses on multi-story structures. Engineering Structures, 33(3), 767–779. Seneviratna, G., & Krawinkler, H. (1997). Evaluation of inelastic MDOF effects for seismic design. Report no. 120, John A. Blume Earthquake Engineering Center, Department of Civil Engineering, Stanford University. Siahpolo, N., & Gerami, M. (2014). Practical earthquake engineering (1st ed.). Semnan: Semnan University Publication. Soleimani Amiri, F., Ghodrati Amiri, G., & Razeghi, H. (2013). Estimation of seismic demands of steel frames subjected to near-fault earthquakes having forward directivity and comparing with pushover analysis results. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 22(13), 975–988. Stewart, J. P., et al. (2002). Ground motion evaluation procedures for performance-based design. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22(9), 765–772. Veletsos, A. S., & Vann, W. P. (1971). Response of ground-excited elastoplastic systems. Journal of the Structural Division, 97(4), 1257–1281. Westergaard, H. (1933). Earthquake-shock transmission in tall buildings. Engineering News-Record, 111(22), 654–656.