Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Hagholahiy
سعید حق اللهی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Collapse Performance Evaluation of Reinforced Concrete Special Moment Frame Systems Considering Soil Structure Interaction
Soil-Structure Interaction (SSI) as a complex phenomenon resulting in positive or negative effects on seismic behavior of structures has long been a focus for research. The general belief of its decreasing effect on structural forces has resulted in it being usually neglected in the design of ordinary buildings. This is while the soil-structure interaction effects change the dynamic responses and this alteration can have a decisive effect. Today, with the spread of the performance-based design concepts, accounting for soil-structure interaction has become increasingly more important. Soil-Structure Interaction (SSI) can alter the performance of structure totally including its dynamic characteristics, response maxima and more important, distribution of nonlinear response through structure the accurate calculation of which is vital for performance evaluation. Collapse prediction of special RC moment frames has been subject of many research works in the past. For instance, FEMA P695 proposes a methodology for implementing the same task, although without regard for soil structure-interaction. This study describes an application of FEMA P695 methodology for assessing collapse performance of reinforced concrete (RC) structures including the effect of soil-structure interaction. The collapse capacity of structure is determined using an incremental dynamic analysis with a suite of appropriate earthquake records and the fragility curves are derived for structural collapse. In the current study, the method of beam on nonlinear Winkler foundation is utilized. The soil model consists of spread nonlinear vertical springs along the foundation being able to include the rocking, subsidence, and uplift degrees of freedom and the radiation damping. In addition, Winkler foundation is made of horizontal springs to model lateral slip of the foundation as well as the passive soil pressure. Also in this study the collapse of structure envelopes dynamic instabilities including lateral deformations, P-? effects, and strength degradation of structural elements. In this research, special RC moment frames in 4,8,12 and 16 stories are designed for B,C and D type soils of ASCE 7-10 and then their fragility curves are produced using an incremental dynamic analysi procedure. Effect of a flexible base is included in the model with the help of a Winkler foundation. Results point out the increasing probability of failure for a structure on softening bases for the same spectral acceleration. Keywords: Collapse, soil-structure interaction, RC special frame, Winkler spring, incremental dynamic analysis
اندر کنش خاک و سازه به عنوان یک پدیده ی پیچیده که می تواند اثرات مثبت یا منفی بر روی عملکرد لرزه ای سازه ها داشته باشد شناخته می شود، ولی با توجه به اعتقاد عمومی به اثرات مثبت آن در عملکرد لرزه ای سازه ها، معمولاً از آن صرف نظر می شود. این در حالی است که اثرات اندرکنش خاک و سازه می تواند پاسخ های دینامیکی سازه را تغییر داده و این تغییرات، در نتیجه ارزیابی عملکرد سازه ها همانند فروریزش سازه ها می تواند نقش تعیین کننده داشته باشد. امروزه با گسترش کاربرد طراحی بر اساس عملکرد ضرورت لحاظ نمودن اثرات اندرکنش پیش از پیش نمایان شده است و نسل جدید آیین نامه های مبتنی بر عملکرد بر در نظر گرفتن تمامی عوامل تأثیر گذار بر عملکرد لرزه ای سازه ها از جمله اندرکنش خاک و سازه تاکید دارند. برای در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه بر روی سازه ها روش های متفاوتی موجود می باشد که گستره ی بزرگی از روش های محیط پیوسته تا روش های ماکرو را شامل می شود. در مطالعه ی پیش رو از روش تیر بر روی فونداسیون غیر خطی وینکلر به دلیل سادگی و دقت بالا، استفاده شده است. همچنین در این مطالعه فروریزش سازه در برگیرنده ی ناپایداری دینامیکی در اثر تغییر شکل های جانبی، تشدید اثر P-? به دلیل دریفت های میان طبقه ی زیاد و زوال مقاومت اعضای سازه ای می باشد. برای به دست آوردن ظرفیت فروریزش سازه از آنالیز دینامیکی فزاینده توسط یک دسته رکورد و رسم نمودار های شکنندگی فروریزش سازه استفاده شده است. در گزارشFEMA-P695 یک متدولوژی کاربردی جهت ارزیابی فروریزش سازه های طراحی شده توسط آیین نامه های لرزه ای تحت شدیدترین زلزله مورد انتظار موجود می باشد و در آن فروریزش قاب های بتنی ویژه بدون در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک و سازه مورد مطالعه قرارگرفته است. در این مطالعه قاب های بتنی خمشی ویژه 4، 8، 12 و 16 طبقه با مشخصات یکسان، برای خاک های سفت، متوسط و نرم در قالب طبقات خاکB ، C وD طبق آیین نامه ی ASCE 7-10 توسط نرم افزار ETABS تحلیل و طراحی شده و سپس با استفاده از مدل های غیر خطی که بیشتر قابلیت را در شبیه سازی فروریزش سازه ها دارا می باشند، مدل سازی شده است. در مدل سازی سازه hy;ها از نرم افزار Openseee استفاده شده است. این نرم افزار علاوه بر مدل سازی انواع مدل های رفتاری برای سازه، قابلیت بالایی نیز در مدل سازی اندرکنش خاک و سازه به انواع روش های مختلف را دارا می باشد. پس از مدل سازی قاب ها در محیط Openseees از دو روش آنالیزی معمول به بررسی عملکرد فروریزش قاب های بتنی پرداخته شده است. در ابتدا از آنالیز استاتیکی غیر خطی جهت بررسی اولیه و در ادامه از آنالیز دینامیکی فزاینده جهت بررسی دقیق عملکرد فروریزش قاب ها برای دو حالت پایه صلب و پایه انعطاف پذیر استفاده شده است. بعد از انجام آنالیز دینامیکی فزاینده به محاسبه منحنی‌های احتمالاتی شکنندگی با استفاده از تابع توزیع لوگ نرمال و مقایسه ی اثرات اندرکنش خاک و سازه در فروریزش قاب های بتنی با تکیه گاه انعطاف پذیر در مقابل قاب های با تکیه گاه صلب پرداخته شده است. همچنین در ادامه ی محاسبه ی نمودار شکنندگی، ضرایب حاشیه‌ی فروریزش نیز برای دو حالت ذکر شده محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاصله از این تحلیل ها نشان دهنده ی افزایش احتمال فروریزش برای قاب‌های قرار گرفته بر روی تکیه گاه انعطاف پذیر در شتاب طیفی یکسان می‌باشد. کلمات کلیدی: فروریزش، اندرکنش خاک و سازه، قاب بتنی ویژه، فنر وینکلر، تحلیل استاتیکی غیرخطی، آنالیز دینامیکی فزاینده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی