Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar,Kiachehr Behfarnia
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما) کیاچهر بهفرنیا (استاد مشاور)
 
STUDENT
Meysam Banizadeh
میثم بانی زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Effect of soil structure interaction on the distribution of seismic vulnerability in RC structures with shear wall and moment frames
The seismic vulnerability of buildings is usually studied regardless of soil-structure interaction (SSI). Consideration of SSI can enhance the structural analysis and result in endorsement of behavior change of structures and their responses under seismic excitations due to flexibility of soil. A number of methods are introduced in seismic codes for taking SSI into account in order to predict the real performance of structures in earthquakes. There are different methods of soil-structure interaction modeling, such as direct analysis and sub-structuring technique. The direct method considers the structure and an extensive volume of soil in a general model, while the sub-structure method simulates the effect of soil using springs and dampers. In this study, a sub-structure method, named beam on nonlinear Winkler foundation (BNWF) that is quite accurate and fast to analyze, was implemented to assess the SSI effects. The seismic vulnerability of 3, 5, 6, 8 and 9 story buildings having moment frames both ways in one case and moment frames with concrete shear walls in another, located on the soil types III and IV that are medium and soft soils according to the 2800 Standard, were discussed. In the first step, buildings were designed and modeled using ETABS, conforming to the 2800 and ACI 318-05 codes. Buildings were analyzed using Opensees to assess their nonlinear responses. The concentrated hinge method was used in nonlinear modeling of beam and column elements. Also, the fiber method was applied for modeling of shear walls. Maximum rotation of each plastic hinge was calculated using non-linear dynamic analysis in two cases, considering and neglecting soil-structure interaction. Damage to structural elements was assessed by determination of their performance level, using FEMA 356. Changes in vulnerability, regarding soil-structure interaction were evaluated. As a result, this study indicates that considering soil-structure interaction changes the damage extent of different elements differently. Taking SSI into account generally results in an increased damage to beams that are directly connected to the shear walls but reduces damage in moment frames in most cases. Finally, by comparing both cases, it is highlighted that consideration of soil-structure interaction transmits the maximum story drift from the middle floors to the first floor in moment frame buildings. Key words: Soil-structure interaction, seismic vulnerability, RC structures, nonlinear dynamic analysis.
معمولا بررسی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان ها بدون در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه انجام می گیرد. لحاظ نمودن اندرکنش خاک و سازه در آنالیز سازه نسبت به حالتی که خاک زیر سازه صلب در نظر گرفته می hy;شود موجب تغییر در رفتار سازه و در نتیجه عملکرد آن هنگام تحریک لرزه ای می شود. از این رو آیین نامه های لرزه ای مختلف ضوابطی برای درنظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه در آنالیز سازه ارائه می دهند تا عملکرد واقعی سازه هنگام وقوع زلزله درنظر گرفته شود. روش های مختلفی برای مدل سازی اندرکنش خاک و سازه وجود دارد. این روش ها شامل آنالیز به دو روش مستقیم و زیرسازه می باشند. در روش مستقیم، سازه و حجم قابل توجهی از خاکِ زیر سازه در یک مدل کلی آنالیز می شوند و در روش زیر سازه با استفاده از فنرها و میراگرها اثر رفتار خاک زیر سازه مدل سازی می شود. در این تحقیق از نوع خاصی از روش زیرسازه به نام تیر بر روی فونداسیون غیر خطی وینکلر برای مدل سازی اندرکنش خاک و سازه استفاده شده است. دلیل استفاده از این روش دقت خوب و سرعت بالای آنالیز می باشد. در این تحقیق اثر اندرکنش خاک و سازه بر روی آسیب پذیری لرزه ای ساختمان های قاب خمشی و قاب خمشی با دیوار برشی بتنی 3، 5، 6، 8 و9 طبقه بر روی خاک نوع III و IV آیین نامه 2800 بررسی شده است. درابتدا ساختمان ها در محیط ETABS و براساس آیین نامه 2800 و آیین نامه طراحی بتن ACI 318-05 طراحی گردید. سپس برای انجام آنالیز غیرخطی، این ساختمان ها در محیط نرم افزار Opensees مدل سازی شد. در مدل سازی غیرخطی از روش مفصل خمیری متمرکز برای المان های تیر و ستون و از روش فایبر (با در نظر گرفتن تغییر شکل برشی) برای مدل سازی المان های دیوار برشی استفاده شده است. در ادامه با انجام آنالیز دینامیکی غیرخطی در دو حالت پایه ی صلب و پایه ی انعطاف پذیر میزان دوران مفاصل پلاستیک در این دوحالت به دست آمد. با مقایسه بین دو حالت با و بدون در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه نشان داده شد که در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه در ساختمان های قاب خمشی موجب افزایش آسیب در طبقه ی اول ساختمان و کاهش آسیب در طبقات فوقانی ساختمان می گردد و در ساختمان های قاب خمشی با دیوار برشی در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه موجب آسیب بیشتر به تیرهای متصل به دیوار می شود. همچنین با مقایسه جابجایی نسبی طبقات در دو حالت با و بدون در نظرگرفتن اندرکنش خاک و سازه نشان داده شد که اندرکنش خاک و سازه موجب تغییر در محل حداکثر جابجایی نسبی طبقات از طبقات میانی به طبقه ی اول در ساختمان های قاب خمشی می گردد. کلمات کلیدی : اندرکنش خاک و سازه، سطح عملکرد سازه، آسیب پذیری لرزه ای سازه، فنرهای وینکلر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی