پديد آورنده :
شيرزادي ده كهنه، مسعود
عنوان :
اثر اندركنش غيرخطي خاك – سازه بر آسيب‌پذيري لرزه‌اي سازه‌هاي فولادي پيچشي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نوزده، ۱۵۹ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فرهاد بهنام فر، پيام اسدي
توصيفگر ها :
آسيب‌پذيري لرزه‌اي , اندركنش خاك و سازه , فونداسيون غيرخطي وينكلر , نامنظمي پيچشي
استاد داور :
نيما نورمحمدي، حسين عموشاهي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/12/05
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/12/06
چكيده فارسي :
1 چکیده تحلیل غیرخطي برای بررسي آسیبپذيری لرزهای سازهها تحت شتابنگاشتهای ثبتشدهی زمین کاربرد دارد تحلیل آسیبپذيری لرزهای برای سازههايي که دارای نامنظمي شديد نیستند ميتواند با روشهای استاتیکي يا دينامیکي خطي و يا استاتیکي غیرخطي نیز با دقت کافي انجام شود اما تحلیل دينامیکي غیرخطي به دلیل دقت و اطمینان بیشتر ترجیح داده ميشود در مطالعات معمول ارزيابي عملکرد لرزهای فرض ميکنند سازهها در فونداسیون خود بهصورت گیردار عمل ميکنند و تنها زماني ممکن است اين فرضیه واقعگرايانه باشد که سازه بر روی سنگ نسبتا صلب يا خاک بسیار سخت قرارگرفته باشد اگرچه مطالعات متعددی اثرات اندرکنش دينامیکي االستیک خاک سازه بر پاسخ سازههای االستیک و غیر االستیک را نشان دادهاند اما مطالعات اندکي انجامشده است که اثرات اندرکنش خاک و سازه و اثرات ساختگاهي را برای سازه بر روی خاک با رفتار غیرخطي در نظر گرفته باشد لحاظ نمودن اندرکنش خاک و سازه در آنالیز سازه نسبت به حالتي که خاک زير سازه صلب در نظر گرفته ميشود موجب تغییر در رفتار سازه و درنتیجه عملکرد آن هنگام تحريک لرزهای ميشود و همچنین تقاضای لرزهای و ظرفیت لرزهای سازهها را تحت تأثیر قرار ميدهد روشهای مختلفي برای مدلسازی اندرکنش خاک و سازه وجود دارد اين روشها شامل آنالیز به دو روش مستقیم و زيرسازه ميباشند در روش مستقیم سازه و حجم قابل توجهي از خاک زير سازه در يک مدل کلي آنالیز ميشوند و در روش زيرسازه با استفاده از فنرها و میراگرها اثر رفتار خاک زير سازه مدلسازی ميشود در اين مطالعه اثر اندرکنش خاک و سازه روی پاسخ سازههای فوالدی دارای نامنظمي پیچشي در پالن بررسي ميشود برای اين منظور از نوع خاصي از روش زيرسازه به نام تیر بر فونداسیون غیرخطي وينکلر برای مدلسازی اندرکنش خاک و سازه و تعیین آسیبپذيری ساختمان استفاده شده است در اين روش از يک سری فنرهای غیرخطي برای مدلسازی رفتار خاک تحت تحريکهای دينامیکي استفاده ميشود دلیل استفاده از اين روش سادگي در مدلسازی و همچنین دقت مناسب در نتايج است ساختمانهای موردمطالعه شامل سازههای فوالدی 4 8 و 21 طبقه و بر روی خاک نوع D مطابق با آئیننامه61 70 ASCE ميباشند سیستم سازهای مفروض برای ساختمانها قاب خمشي فوالدی ويژه بوده و ديافراگم طبقات نیز صلب فرض شدهاند بهمنظور بررسي رفتار غیرخطي سازههای منظم و نامنظم هندسي از روش مفصل متمرکز در محیط OpenSees استفاده ميشود تحلیل تاريخچه زماني غیرخطي سازهها تحت 11 شتابنگاشت که بهصورت مناسبي مقیاس شدهاند در دو حالت پايه صلب و پايه انعطافپذير و برای خروج از مرکزيتهای صفر 5 01 02 و 03 درصد بعد پالن در دو سطح خطر زلزله طراحي و حداکثر زلزله مورد انتظار انجام ميشود نتايج تحلیل تاريخچه زماني غیرخطي بر روی اين سازهها و مقايسه سطح عملکرد اجزا سازه نشان ميدهد که در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه موجب تغییر سطح عملکرد و افزايش آسیب برخي از اجزای سازهای ميشود همچنین اندرکنش خاک و سازه موجب افزايش جابجايي نسبي طبقه اول سازه 4 طبقه تا میزان 41 درصد سازه 8 طبقه تا میزان 61 درصد و سازه 21 طبقه تا میزان 82 درصد ميشود که اين نتیجه نشاندهنده اثر بیشتر اندرکنش روی سازههای بلند است همچنین اثر اندرکنش خاک و سازه بر تقاضای شکلپذيری طبقات چرخش مفاصل پالستیک به تفکیک طبقات و قابها در دو سطح خطر زلزله طراحي و حداکثر زلزله مورد انتظار بررسي شده است کلمات کلیدی آسیبپذيری لرزهای اندرکنش خاک و سازه فونداسیون غیرخطي وينکلر نامنظمي پیچشي
چكيده انگليسي :
160 Effects of nonlinear soil structure interaction on distribution of seismic vulnerability in torsionally coupled steel structures Masoud Shirzadi Dehkohne masoud shirzadi94@gmail com Date of Submission 16 01 2019 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Dr Farhad Behnamfar farhad@cc iut ac ir Dr Payam Asadi asadi@cc iut ac irAbstractNonlinear analysis is used to investigate the seismic vulnerability of structures under earthquake groundmotion Seismic vulnerability analysis for structures that do not have severe irregularities can also be done withstatic or dynamic linear analysis or static nonlinear analysis with the nonlinear dynamic analysis beingpreferable for more precision and reliability In conventional studies of seismic performance evaluation it isassumed that the structures rest on rigid foundations This hypothesis is realistic if only the structure bears ona relatively rigid rock or a very hard soil Although several studies have shown the effects of the elastic dynamicsoil structure interaction SSI on the response of elastic and inelastic structures few studies have consideredthe effects of SSI and site effects on a structure resting on a soil medium having nonlinear behavior Considering the SSI in structural analysis causes a change in the predicted behavior of structure and thereforein its performance during seismic excitation There are several methods for modeling the effects of soil structure interaction These methods include analysisusing the direct and substructure methods In the direct method structure and a significant volume of theunderlying soil are analyzed in a general model In the substructure method the effect of soil behavior ismodeled using springs and dampers In this study the effect of SSI on the response of steel structures with torsional irregularities in plan wasinvestigated In order to determine the seismic vulnerability of the structures the soil foundation system of thestructures was modeled using the Beam on Nonlinear Winkler Foundation BNWF approach In this approach a series of nonlinear springs are used to model the soil behavior under dynamic excitation Simplicity andefficiency of this modeling approach have made it popular in the SSI problems The studied buildings are 4 8and 12 stories in height resting on the soil type D according to ASCE07 16 The supposed structural systemfor buildings is a special moment resisting frame and the floor diaphragms have been considered to be rigid The three dimensional model of the nonlinear structural system was developed in the OpenSees software Concentrated plastic hinges at the end of frame elements were used to model the nonlinear behavior of theseelements The nonlinear time history analysis of structures under 11 properly scaled earthquake groundmotions once was implemented for the fix base and once for the flexible base buildings with a masseccentricity variable from zero to 30 of the plan dimension Also the analysis were performed under thedesign basis earthquakes DBE and the maximum considered earthquakes MCE hazard levels Results of the nonlinear time history analysis and comparison of the performance level of structuralcomponents show that taking SSI into account changes the performance level and increases the seismic damagein some of the structural components Soil structure interaction increases the relative displacement in the firstfloor of 4 8 and 12 story buildings up to 14 16 and 28 showing larger significance of SSI in taller buildings Also the effect of SSI on the ductility demands of stories rotation of plastic hinges at the DBE and MCEhazard levels has been investigated Keywords Seismic vulnerability soil structure interaction Beam on Nonlinear Winkler Foundation torsionalirregularity
استاد راهنما :
فرهاد بهنام فر، پيام اسدي
استاد داور :
نيما نورمحمدي، حسين عموشاهي
