تأثیر بازه ‏ی زمانی زلزله بر شدت آسیب‏ پذیری ساختمان‏ های بتنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

بازه‏ی زمانی زلزله تأثیر بسزایی در مقدار خرابی سازه‏ها دارد. از این رو ضرورت دارد مطالعات دقیقی برای شناخت منابع لرزه‏ای با امکان تولید زلزله‏های با دوام زیاد در ایران انجام گیرد و تأثیرات دوام بر کاهش مقاومت سازه‏ها به هنگام طراحی لحاظ گردد. این مسئله نه تنها در زلزله‏های با دوام بالا ممکن است باعث خرابی سازه‏ها شود، بلکه در صورت رخداد پس لرزه‏های نسبتاً شدید نیز می‏تواند منجر به خرابی آن‏ها گردد. در این مقاله به بررسی عملکرد سازه‏های بتنی تحت تأثیر زلزله‏های با مدت زمان مؤثر متفاوت پرداخته می‏شود و تأثیر کاهش سختی و مقاومت اعضای سازه در اثر حرکات رفت و برگشتی زلزله مورد ارزیابی قرار می‏گیرد. برای این منظور سه ساختمان بتنی 3، 9 و 15 طبقه توسط نرم‏افزار اجزای محدود Seismostruct 2016 مدل‏سازی شده و تحت تأثیر رکوردهایی که از نظر انرژی مقیاس شده و شرایط خاک یکسانی دارند قرار می‏گیرند. این رکوردها از نظر مدت دوام مؤثر متفاوت است تا بتوان تفاوت رفتار سازه را در دوام‏های مختلف بررسی نمود. نتایج تحلیل غیرخطی تاریخچه‏ی زمانی روی سازه با رکوردهای اشاره شده نشان می‏دهدکه تعداد مفاصل پلاستیک ایجاد شده و تغییر مکان بیشینه در زلزله‏های با دوام بالا به مراتب بیشتر از زلزله‏های با دوام کم است. همچنین مطالعه‏ی رفتار ساختمان‏ها طی زلزله‏های با دوام مختلف نشان می‏دهد که نمی‏توان زلزله‏ها را صرفاً بر اساس دوام ظاهری آن‏ها مرتب نمود. بلکه هر چه تعداد سیکل‏های زلزله که دارای دامنه‏ی شتاب بیشتر از یک حد مشخص باشد اثرات آن بر سازه بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Earthquake Duration on vulnerability

نویسندگان [English]

  • Hamid Saffari 1
  • Leila Mojtahedi 2
1 Shahid Beheshti University
2 University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran
چکیده [English]

The earthquake duration has a significant effect on the amount of destruction of structures. Some samples of The earthquake duration has a significant effect on the amount of destruction of structures. Therefore, it is important to study seismic sources that can produce earthquakes with a long duration in Iran, and the effects of long duration on structures should be considered at the design time. This problem is not just due to a long duration earthquake, but also some large aftershocks can make destruction. In this article, the performance of concrete structures affected by different durations is studied and the effects of stiffness degradation and strength loss of the structural members under cyclic movements of the earthquake are assessed. For this purpose, three concrete buildings like 3, 9 and 15 stories have been modeled by finite element software Seismostruct 2016 modeling and have been affected by energy scaled records and same soil conditions. These records are different in terms of effective duration to can study the behavior of the structure in different durations.The results of non-linear time history analysis of the structure under mentioned records indicate that the number of plastic hinges and maximum displacement caused by earthquakes with a long duration is much higher than those with low duration. Also, the study of the behavior of buildings under earthquakes with different duration shows that earthquakes should not be arranged according to their apparent durations. The number of cycles of the earthquake with high accelerations to a certain limit increases, the more effects on structures is increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Effective Duration
  • Concrete Structure
  • Stiffness degradation
  • strength loss
  1. Raghunandan, M. (2013). Influence of Long Duration Ground Shaking on Collapse of Reinforced Concrete Structures, M.S., University of Colorado at Boulder.
  2.   Michael W.Salmon ,Steven A.Short, (1992). Strong Motion Duration and Earthquake Magnitude Relationships ,University of California www.osti.gov/servlets/purl/67453/
  3.   Chai Y.H., Fajfar P. and Romstad K.M. (1998). Formulation of duration-dependent inelastic seismic
  4. design spectrum. J.of Struct. Eng. 124(8): 913-921.
  5.  هفت لنگ، مهدی (1390). تعیین رابطه میان مدّت دوام زلزله با بزرگا فاصله و شرایط زمین شناسی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعت آب و برق (شهید عباسپور)، تهران.
    1.  FEMA P440A, (June 2009). Effects of Strength and Stiffness Degradation on Seismic Response, Applied Technology Council, California 94065, www.ATCouncil.org
  6.  
  7.  Silvena Stoeva Reshotkina, (2015). 3D Stiffness and Strength Degradation Models for Seismic Progressive Collapse Analysis of Reinforced Concrete Structures – Formulations and Implementations Framework, Dissertation for Doctor of Philosophy In Civil Engineering, Carleton University, Ottawa, Ontario.
  8.   Adel E. Abdelnaby, (2012). Multiple Earthquake Effects On Degrading Reinforced Concrete Structures, Dissertation for Doctor Of Philosophy In Civil Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois.
  9.   Bhargob Deka, Syed Nafifur Rahman, Pranjal Tamuly (2014). Damage Assessment of RC Frame Structures under Long Duration Aftershock Ground Motion ,Guwahati,Assam,India
  10. https://www.ijirset.com/upload/2014/september/50_Damage.pdf
  11.   A.E. Abdelnaby and A.S. Elnashai, (2012). Response of Degrading Reinforced Concrete Systems Subjected to Replicate Earthquake Ground Motions, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisboa.
  12.   Adel E. Abdelnaby, Amr S. Elnashai (2014). Performance of Degrading Reinforced Concrete Frame Systems Under the Tohoku and Christchurch Earthquake Sequences, Journal of Earthquake Engineering, 18:7, 1009-1036, DOI: 10.1080/13632469.2014.923796
  13.   تهرانی زاده، محسن؛ حامدی، فرزانه (1378). تعیین مدّت زمان دوام زلزله‏های ایران و ارتباط آن با پارامترهای مختلف، سومین کنفرانس بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، اردیبهشت 1378.
  14.  Page, R.A., Boore, D.M., Joyner, W.B. and Caulter, H.W. (1972). Ground Motion Values for use in the Seismic Design of the Trans- Alaska Pipeline System, USGS Cricular 672.
  15.   Bolt, B.A. (1969). Duration of Strong Motion, Proc. 4th World Conf. Earthquake Eng., 1304- 1315, Santiago,
  16. Chile.
  17.   Husid, L. R., (1969). Características de terremotos, Análisis general, Revista del IDIEM 8, Santiago del Chile, pp. 21–42.
  18.  Trifunac, M.D. and Brady, A.G. (1975). A study of the duration of strong earthquake ground motion Bulletin of
  19. the Seismological Society of America, 65, 581-626.
  20.   N. Nanos, A. Elenas and P. Ponterosso, (2008). Correlation of Different Strong Motion Duration Parameters and Damage Indicators of Reinforced Concrete Structure, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, 2008, Beijing, China.
  21.   Housner, G.W. (1975). Measures of the severity of ground shaking. Proceedings U.S. National Conference on Earthquake Engineering, Ann Arbor, Michigan, 25-33.
  22.   Uang, C.; Bertero, V. (1990). Evaluation of seismic energy in structures, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 19, 77-90.
  23.   Shome, N.; Cornell, C.; Bazzurro, P. and Carballo, J. (1998). Earthquakes, records, and nonlinear responses,
  24. Earthquake Spectra 14 (3), 469-500.
  25.   Rahnama, M. and Manuel, L. (1996). The effect of strong motion duration on seismic demands, Proceedings of
  26. the 11th World Conference on Earthquake Engineering, Mexico, Paper No. 924.
  27.   Khanzadi, M., Ghodrati Amiri , G. and Abdollahzadeh Darzi, G. (2007). Earthquake Duration and Damping Effects on Input Energy, college of civil Eng, Iran University of Science & Technology ,Tehran ,Iran.
  28.   قدرتی امیری، غلامرضا؛ محبی، بنیامین؛ حمیدی جمنانی، حامد (1388). بررسی رفتار تنزل یافته چرخه های هیسترزیس در تحلیل استاتیکی غیرخطی سازه های بتن آرمه با شکل پذیری متوسط، دانشگاه علم و صنعت ایران. http://fa.journals.sid.ir/ViewPaper.aspx?id=124836
  29.   Gong, M. S. & Xie, L. (2004 ). The Use Of Input Energy For Seismic Hazard Assessment With Different Ductility Level, 13 th World Conference on Earthquake Engineering Vancouver ,Canada
  30. www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/13_1083.pdf
  31.   Huang, W., Qian, J., Zhuang, B. and Fu, Q. (2012). Damage Assessment of RC Frame Structures under Multi-Earthquake Sequences,Tongji University ,P.R.China
  32.   خوش رفتار، علی؛ عباس نیا، رضا (1385). مطالعه تأثیر کاهش مقاومت در آسیب پذیری لرزه‏ای سازه‏های بتنی، اولین کنفرانس ملی بهسازی و مقاوم سازی ایران، تهران، مرکز ملی مقاوم سازی ایران.