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

پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

10.24200/j30.2023.61672.3189

چکیده

استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی (NTHA) در ارزیابی لرزه‌ای سازه‌ها نیازمند فرآیندی پیچیده و سخت‌گیرانه‌ است. تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش اور) می‌تواند در ساده کردن این فرآیند کمک کند. این پژوهش قصد دارد با استفاده از تحلیل پوش اور و بر اساس نظریه توازن انرژی، یک روش ارزیابی لرزه‌ای را توسعه دهد. این روش می‌تواند با درنظرگیری اثرات مدهای بالاتر، پاسخ‌های غیرخطی ساختمان‌های میان مرتبه را با عملیات محاسباتی بسیار کمتر از NTHA، تخمین بزند. از مزیت‌های این روش می‌توان به محاسبه ظرفیت انرژی با استفاده مستقیم از منحنی ظرفیت سازه چند درجه آزادی و محاسبه تقاضای انرژی سازه بر اساس طیف میانگین رکوردهای زلزله متناسب با هر سطح خطر دلخواه به‌جای به‌کارگیری جداگانه طیف رکوردهای زلزله متعدد اشاره کرد. نتایج این پژوهش 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 ملاحظه میزان خطا نسبت به روش MPA می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Reza Esmailzadeh-Shahri
  • Sassan Eshghi
International Institute of Earthquake Engineering and Seismology
چکیده [English]

Nonlinear Time History Analysis (NTHA) contains a complex and rigorous process for structural seismic evaluation. Nonlinear static analysis (pushover) can simplify this process. However, pushover analysis has some shortcomings. In pushover-based procedures, displacement is known as the main indicator of structural capacity. Whereas, structural responses include force and displacement components. Therefore, energy is able to address these shortcomings by considering force and displacement, simultaneously. 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 nonlinear time history analysis and consider higher mode effects. Other advantages of the proposed methodology 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. In the proposed methodology, the pushover capacity curve is converted 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 as the target response. In order to validate and compare the results of the proposed methodology with other procedures, in addition to the proposed methodology, NTHA and Modal Pushover Analysis (MPA) are employed. Also, 8 and 9-story steel moment frame buildings are selected, modeled, and analyzed using OpenSEES software. The results show that the proposed methodology is able to estimate the responses of the building with reasonable accuracy compared to the mean results of the NTHA. Also, the proposed methodology significantly reduces the error of the responses compared to the MPA. Nevertheless, it can be concluded that the proposed energy-based methodology is a simple, efficient, and rapid alternative for nonlinear time history analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Evaluation
  • Pushover Analysis
  • Energy
  • Higher Mode Effects
  • Steel Frames