تخمین پاسخ های لرزه ای قاب های خمشی فولادی میان مرتبه با استفاده از یک روش غیرخطی جدید مبتنی بر انرژی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران

چکیده

استفاده از تحلیل تاریخچه‌ی زمانی غیرخطی (N‌T‌H‌A) در ارزیابی لرزه‌ای سازه‌ها فرایندی پیچیده و سخت‌گیرانه است. تحلیل استاتیکی غیرخطی )بار افزون( می‌تواند در ساده‌سازی فرایند اخیر کمک کند. پژوهش حاضر قصد دارد با استفاده از تحلیل بارٓافزون و بر اساس نظریه‌ی توازن انرژی، یک روش ارزیابی لرزه‌ای را توسعه دهد. در روش پیشنهادی، با استفاده از منحنی بار افزون حاصل از اعمال بارگذاری جانبی متناسب با هر مد، منحنی ظرفیت انرژی سازه محاسبه شده است. سپس با محاسبه‌ی منحنی تقاضای انرژی و روی‌هم انداختن دو منحنی اخیر، پاسخ‌های نهایی سازه به‌دست می‌آید. این روش می‌تواند با در نظر گرفتن آثار مدهای بالاتر،
پاسخ‌های غیرخطی ساختمان‌های میان مرتبه را با عملیات محاسباتی بسیار کمتر از N‌T‌H‌A تخمین بزند. از مزیت‌های روش اخیر می‌توان به محاسبه‌ی ظرفیت انرژی با استفاده‌ی مستقیم از منحنی ظرفیت سازه‌ی چند درجه آزادی و محاسبه‌ی تقاضای انرژی سازه بر اساس طیف میانگین شتاب‌نگاشت‌های زلزله متناسب با هر سطح خطر دلخواه به‌جای به‌کارگیری جداگانه‌ی طیف شتاب‌نگاشت‌های زلزله‌ی متعدد اشاره کرد. به‌منظور ارزیابی دقت روش پیشنهادی، سه ساختمان ۴، ۸ و ۹ طبقه‌ی فولادی انتخاب و در نرم‌افزار اُپنسیس (O‌p‌e‌n‌S‌E‌E‌S) مدل شده است. نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با میانگین نتایج روش N‌T‌H‌A، قادر است پاسخ‌های سازه را با دقت قابل قبول تخمین بزند. علاوه بر این، روش پیشنهادی باعث کاهش قابل ملاحظه‌ی میزان خطا نسبت به‌روش M‌P‌A شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seismic response estimation of mid-rise steel moment frame buildings using a new energy-based methodology

نویسندگان [English]

  • R. Esmailzadeh Shahri
  • S. Eshghi
E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g R‌e‌s‌e‌a‌r‌c‌h C‌e‌n‌t‌e‌r I‌n‌t‌e‌r‌n‌a‌t‌i‌o‌n‌a‌l I‌n‌s‌t‌i‌t‌u‌t‌e o‌f E‌a‌r‌t‌h‌q‌u‌a‌k‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g a‌n‌d S‌e‌i‌s‌m‌o‌l‌o‌g‌y (I‌I‌E‌E‌S)
چکیده [English]

Nonlinear Time History Analysis (NTHA) contains a complex and rigorous process for structural seismic evaluation. Nonlinear static (Pushover) analysis can simplify this process. This paper aims to develop an energy-based seismic assessment methodology using pushover analysis. This methodology can estimate the response of mid-rise buildings with much fewer computational operations than NTHA and consider higher mode effects. Other advantages of the proposed procedure include using the capacity curve of Multiple Degrees Of Freedom (MDOF) systems directly instead of the Equivalent Single Degree Of Freedom (ESDOF) and computing the energy demand of the structure based on the mean spectrum corresponding to the desired hazard level instead of the various earthquake record spectrums. The proposed methodology converts the pushover capacity curve to the energy capacity curve for each mode, and the energy demand curve is superimposed on it. The intersection of these two curves is considered the target response. NTHA and Modal Pushover Analysis (MPA) are employed to validate and compare the proposed methodology with other ones. Also, 4, 8, and 9-story steel moment frame buildings are selected, modeled, and analyzed using OpenSEES software. The results show that the proposed methodology can estimate the responses of the building with reasonable accuracy compared to the mean results of the NTHA. Also, the proposed method significantly reduces the error of the responses compared to the MPA. Nevertheless, it can be concluded that the proposed energy-based methodology can be a simple, efficient, and rapid alternative for NTHA.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Evaluation
  • Pushover Analysis
  • Energy-based Methodology
  • Higher Mode Effects
  • Steel Frames