ضریب بزرگنمایی برای به دست‏آوردن بیشینه تغییرمکان غیر ارتجاعی قاب‌های‌خمشی بتن مسلح

نویسندگان
دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
چکیده- روش به دست آوردن تغییرمکان­جانبی غیرارتجاعی سازه­هاتحت اثر زلزله شدید، بر پایه‏ی تغییرمکان ارتجاعی به‏دست آمده از تحلیل­های خطی است. بیشتر آیین نامه­های طراحی لرزه­ای، تغییرمکان غیرارتجاعی را از حاصلضرب تغییرمکان ارتجاعی در ضریب بزرگنمایی تغییرمکان (Cd) به‏دست می­دهند. مروری بر این آیین­نامه­هانشان می­دهد که در بیشترآن‏ها، مقدارCd، تنها وابسته به نوع سامانه مقاوم جانبی در نظر گرفته شده است. در این مقاله با انجام یک بررسی تحلیلی و آماری، نشان داده شده است که افزون بر نوع سامانه مقاوم جانبی، عواملی مانند تعداد طبقات سازه، شماره طبقه و خصوصیات شتاب‏نگاشت نیز برمقدار Cd اثر دارند که بررسی شده است. برای انجام این بررسی، از32 قاب خمشی بتن مسلح با شکل‏پذیری متوسط و زیاد و تعداد دهانه 3 و 5 و تعداد طبقات 2، 3، 4، 5، 6، 8، 10 و 12 استفاده شده­است. این قاب‏ها با نرم‏افزار IDARC مدل‏سازی و با استفاده از هفت شتاب نگاشت، تحلیل دینامیکی غیرخطی روی آن‏ها انجام شده است. سپس تغییر مکان‏های غیر­ارتجاعی که از میانگین‏گیری نتایج به‏دست آمده از هفت شتاب­نگاشت به دست می‏آیند، بر تغییر مکان‏های ارتجاعی به‏دست‏آمده از تحلیل استاتیکی برابر تقسیم شده و ضریب بزرگنمایی تغییر مکان برای هریک از طبقات 32 قاب خمشی به‏دست می‏آید. با شناسایی مهم­ترین عوامل مؤثر بر ضریب بزرگنمایی تغییرمکان و انجام برازش غیرخطی، رابطه­ای برای به دست آوردن این ضریب در قاب‏های خمشی بتن مسلح ویژه و متوسط پیشنهاد شده است. سپس نتایج به‏دست‏آمده برای مقایسه بارابطه استاندارد2800ایران (R7/0)سنجیده شده و برای موارد اختلاف آن­ها بحث شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Amplification Factor for Estimation of Maximum Inelastic Lateral Displacement of Reinforced Concrete Moment Resisting Frames

نویسندگان English

M. Zaker Salehi
A.A. Tasnimi
A.A. Tasnimi
Tarbiat Modares University
چکیده English

Abstract: In seismic design of structures, estimating maximum inelastic lateral displacement of the structure occurring in the sever earthquake is of grate importance. Although by conducting nonlinear time history analysis good estimates of inelastic displacements can be obtained, but this method is relatively expensive and needs high expert in this field and its use is impractical in most of the design offices. So in most seismic design provisions, maximum inelastic displacement of the structure is estimated by amplifying the lateral displacement computed from an elastic analysis with a displacement amplification factor (Cd). Reviewing several seismic design provisions indicates that in most of them Cd is only dependent on the earthquake force resisting system. In this paper in addition to the earthquake force resisting system, the effect of some important parameters such as number of stories of the structure, story number, characteristic of the earthquake ground motion and number of bays on Cd is investigated. For this research 32 reinforced concrete moment resisting frames with high and moderate ductility which have 3 or 5 bays and 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 and 12 stories are considered. For determination of real displacements occurring in major earthquake (inelastic displacements), nonlinear time history analysis using IDARC program is performed. In nonlinear analyses, 7 earthquake ground motions consistent with soil type II of Standard no. 2800 are used. These records are scaled according to Standard no. 2800 directions. For linear analyses, equivalent static procedure is employed using ETABS program. The inelastic displacements which are computed by averaging the results of 7 ground motions, are then divided by elastic displacements and so Cd for each story of 32 frames is determined. In this research, like most researches and provisions, Cd is considered as a function of R (structural behavior factor) and for simplicity Cd/R is shown by DF and the following results are presented for DF. The first important result is that DF in high ductility frames are more than corresponding ones in moderate ductility frames especially in low frames and lower stories of tall frames. Furthermore in more than 97% cases, this factor decreases by increasing story number showing that inelastic deformations and damages are mostly concentrated in lower stories. Also it was observed that in low frames and lower stories of tall frames, the response of structure is more sensitive to the characteristic of the earthquake ground motion. Another conclusion is that in all frames, DF is almost independent of the number of bays. Then by recognizing the most affecting parameters and conducting nonlinear regression, an equation for computing displacement amplification factor in special and intermediate reinforced concrete moment frames is suggested. In the proposed equation, DF has been recognized as a function of lateral load resisting system, story number and height of frame (natural period of frame). Finally, results are compared with Standard no. 2800 formula (DF=0.7) for estimating inelastic displacements. It is concluded that inelastic lateral displacement of frames obtained from nonlinear time history analysis are largely different from those calculated by Standard no. 2800 formula especially at upper stories. This difference is originated from the fact that considering a unique DF (0.7) for all stories results in a deformed shape in nonlinear domain similar to that in linear domain which is true only if damages and inelastic deformations occur monotonous in height of structure; but this assumption is not consistent with real response of structures during the sever earthquake.

9- فهرست مراجع
[1]  Miranda, E. (2000), “Inelastic displacement ratios for structures on firm sites.” Journal of Structural Engineering, ASCE, 126(10), 1150–1159.
[2]  Mollaioli, F., Mura, A. and Decanini L.D. (2007), “Assessment of the deformation demand in multi-storey frames.” Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 8(4), 203-219.
[3]  Ruiz-Garcia, J. and Miranda, E. (2004), “Inelastic displacement ratios for design of structures on soft soil sites.” Journal of Structural Engineering, ASCE, 130(12), 2051-2061.
[4]  Uang, C.-M. andMaarouf, A. (1994), “Deflection amplification factor for seismic design provisions.” Journal of Structural Engineering, ASCE, 120(8), 2423–2436.
[5]  Gupta, A. and Krawinkler, H. (2000), “Estimation of seismic drift demands for frame structures.” Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 29, 1287-1305.
[6]  Miranda, E. (1999), “Approximate seismic lateral deformation demands in multistory buildings.” Journal of Structural Engineering, ASCE, 125(4), 417-425.
[7]  Saiidi, M. and Sozen M.A. (1981) “Simple nonlinear seismic analysis of RC structures.” Journal of the Structural Division, ASCE, 107(5), 937–953.
[8]  Browning, J., Warden, B., Matamoros, A. and Lepage, A. “ Global and local seismic drift estimates for RC frames.” Engineering Structures, InPress, CorrectedProof, Available online 4 September 2007.
[9] دفتر تدوین و ترویج مقررات­ملی­ساختمان، مبحث ششم: بارهای وارد بر ساختمان، چ 3، تهران: دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، 1382.
[10] مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، آیین نامه طراحی ساختمان­ها در برابر زلزله (استاندارد 84- 2800)، ویرایش 3، نشریه شماره ض- 253، چ 5، تهران: مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، 1384.
[11] معاونت امور فنی. دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی، آیین نامه­بتن­ایران(آبا)، نشریه شماره120،چ 7، تهران: سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، 1383.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[12]  ETABS V 8.5.4, Integrated Building Design Software, Computer and Structures, Inc., Berkeley, California, USA.
[13]  Valles, R. E., Reinhorn, A. M., Kunnath, S. K., Li, C. and Madan, A. (1995), “IDARC2D Version 4.0: A computer program for inelastic damage analysis of buildings.” Technical Report NCEER-96-0010, State University of New York at Buffalo.
[14]  BSSC (2001), NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures, 2000 Edition, Part1: Provisions, FEMA 368, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.
[15]  Singhal, A. and Kiremidjian, A. (1997), “A method for earthquake motion-damage relationships with application to reinforced concrete frames.” Technical Report NCEER-97-0008, Buffalo.