Skip to main content
SUPERVISOR
AmirMehdi Halabian,Davood Mostofinejad
امیرمهدی حلبیان (استاد راهنما) داود مستوفی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masoomeh Erfani Jazi
معصومه عرفانی جزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Influence of Foundation Flexibility on Behavior factor of R/C Frame Structures
Current force-based design procedure adopted by most seismic design codes allows the seismic design of building structures to be based on static or dynamic analyses of elastic models of the structure using elastic design spectra. The codes anticipate that structures will undergo inelastic deformations under strong seismic events; therefore, such inelastic behaviour is usually incorporated into the design by dividing the elastic spectra by a factor, R, that reduces the spectrum from its original elastic demand level to a design level. For a structure supporting on flexible foundation, as SSI extends the elastic period and also increases damping of the structure-foundation elastic system, the structural ductility could be affected by frequency dependent foundation-soil compliances. For inelastic systems supporting on flexible foundations, the inelastic spectra ordinates are greater than for elastic systems when presented in terms of flexible-base structure’s period. This implies that the reduction factors, which are currently not affected by SSI effect, could be altered; therefore, the objective of this research is to evaluate the significance of foundation flexibility on force reduction factors of R/C frame structures. In this research, by developing some generic R/C frame models supporting on flexible foundations, effects of stiffness and strength of the structure on force reduction factors are evaluated for different relative stiffnesses between the structure and the supporting soil. The generic frames are idealized as 2D frames using beam and column elements. The non-linear behaviour of beam elements is modelled by moment-curvature approach; while the multi-spring model, so called as “fiber element model” is employed to represent the non-linear behaviour of columns. Implementing the concept of foundation impedance functions, the effect of SSI is taken into account using substructure method. Using a set of artificial earthquake records, repeated linear and non-linear analyses were performed by gradually increasing the intensity of acceleration time histories to a level, where first yielding of steel in linear analysis and a level in which collapse of the structure in non-linear analysis is observed. The difference between inelastic and elastic resistance in terms of displacement ductility capacity factors has been quantified. The results indicated that the foundation flexibility could significantly change the ductility of the system and neglecting this phenomenon may lead to erroneous conclusions in the prediction of seismic performance of flexibly-supported R/C frame structures
به دلیل وجود ظرفیت های جذب انرژی در محدود? رفتار غیرخطی سازه ها، طراحی سازه ها به گونه ای که در مقابل زلزلة طرح، الاستیک رفتار کند، امری غیر اقتصادی است. از این رو در اغلب آیین نامه ها، در روش های متعارف تحلیل لرزه ای که مبتنی بر روش های طراحی بر اساس نیرو می باشد، نیروهای زلزله با استفاده از یک ضریب کاهنده، موسوم به ضریب رفتار، به نیروهای حد طراحی کاهش داده می شوند. با توجه به نقش کلیدی ضریب رفتار در تعیین نیروهای طراحی و نیز تاثیر عوامل متعدد بر رفتار خطی و غیر خطی سازه ها و پیچیدگی های موجود در ارزیابی این ضریب، برآورد مقادیر واقع بینانه و بررسی عوامل مختلف بر ضریب رفتار هم چنان مورد توجه محققین می باشد. در اغلب تحقیقات صورت گرفته جهت ارزیابی ضریب رفتار، سازه متکی بر تکیه گاه ثابت فرض شده و اثر انعطاف پذیری فونداسیون لحاظ نشده است. در حالتی که سازه روی بستری از خاک نرم قرار گرفته باشد، پاسخ دینامیکی سازه، تحت اثر اندرکنش خاک و سازه دستخوش تغییر می گردد. هدف اصلی از این تحقیق، ارزیابی تاثیر انعطاف پذیری فونداسیون بر ضریب رفتار سازه های قابی شکل بتن آرمه می باشد. برای دستیابی به این هدف، مجموعه ای از مدل های ژنریک 5، 10 و 20 طبقه به منظور بررسی پاسخ قاب های ساختمانی بتن آرمه بسط داده شده اند. مدل های ژنریک مذکور به صورت قاب های دو بعدی تک دهانه می باشند که با استفاده از المان های تیر و ستون مدل سازی گردیده اند. هم چنین اثر انعطاف پذیری فونداسیون با استفاده از روش زیر سازه و با محاسبة سختی های دینامیکی (توابع امپدانس) فونداسیون، در نظر گرفته شده که به صورت المان های فنر و میراگر در زیر سازة قابی مدل سازی شده است. به منظور تعیین ضریب رفتار سازه، از تحلیل دینامیکی غیر خطی استفاده گردیده است. بدین ترتیب که هر مدل ژنریک با سختی و مقاومت مشخص، در حالت های مختلف انعطاف پذیری فونداسیون، تحت تحریک زمین لرزه، با نسبت های PGA مقیاس شده به صورت افزاینده، تحلیل تاریخچه زمانی می گردد. با افزایش تدریجی حداکثر شتاب نرمال رکورد، آنالیز سازه تا رسیدن به حد تسلیم و سپس تا رسیدن به حد نهایی ادامه می یابد که در نتیجة آن مقاومت الاستیک و غیر الاستیک سازه به دست می آید. ضریب رفتار از نسبت مقاومت غیر الاستیک به مقاومت الاستیک مدل سازه ای، به ازای شرایط مختلف انعطاف پذیری پایه و نیز در حالت پایه ثابت، به دست می آید. نتایج حاصل از این تحقیق، تحت اثر پنج رکورد مصنوعی مورد استفاده نشان می دهد که تاثیر اندرکنش خاک و سازه بسته به شرایط خاک تکیه گاهی می تواند موجب کاهش یا افزایش ضریب رفتار گردد. میزان این تغییرات بسته به سختی سازه، مقاومت در برابر بار جانبی و محتوای فرکانسی تحریک متفاوت می باشد؛ به طوری که در برخی از موارد، صرف نظر از اثر اندرکنش می تواند طراحی سازه را نسبت به حالت فرض تکیه گاه ثابت در جهت خلاف اطمینان قرار داده و در برخی حالات، می توان از این اثر صرف نظر نمود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی