اثر جداسازهای پاندولی اصطکاکی بر پاسخ لرزه ای سازه های مستقر بر انواع خاکها

نوع مقاله : مقاله عمران

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد بوشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، بوشهر، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه خلیج‌فارس، بوشهر، ایران

چکیده

روش‌های مرسوم طراحی و مقاوم‌سازی لرزه‌ای مبتنی بر افزایش ظرفیت سازه می‌باشند. یعنی ایجاد ظرفیت باربری در سازه با افزایش مقاومت و تأمین شکل‌پذیری آن صورت می‌گیرد که این امر در مقاوم‌سازی بسیاری از سازه‌ها امکان‌پذیر نمی‌باشد. ولی در جداسازی لرزه‌ای با کاهش نیاز لرزه‌ای یعنی کاهش شتاب مطلق سازه و کاهش انرژی ورودی به سازه، در اثر افزایش زمان تناوب و میرایی موجود در تراز جداسازی می‌توان سازه را در محدوده‌ای ایمن قرار داد. از این رو در این مطالعه به بررسی اثر جداگرها و همچنین ارتفاع سازه های قرار گرفته بر انواع خاکها پرداخته شده است. به این منظور اثرات جداگرهای در دو ساختمان 5 و 8 طبقه در سه نوع خاک S1، S2 وS3 مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. پس از اعتبار سنجی سازه و جداگر مطالعات رفتاری انجام، و مشخص گردید حضور جداگرها سبب کاهش تا 20 درصدی ماکزیمم جابجایی بام و 80 درصدی ماکزیمم برش پایه در سازه 5 طبقه می گردد. کاهش حدود 40 درصدی ماکزیمم جابجایی لغزشی جداگر در سازه 8 طبقه نسبت به 5 طبقه ، سبب کاهش اثر جداساز در جابجایی ماکزیمم در طبقات بالاتر گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of the friction pendulum isolation system on the seismic response of structures located on different types of soils

نویسندگان [English]

  • Alireza Jafari 1
  • HADI DASHTI 1
  • Alireza Fiouz 2
1 - Department of Civil Engineering, Bushehr Branch, Islamic Azad University, Bushehr, Iran
2 School of Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
چکیده [English]

Conventional seismic design and reinforcement methods are based on increasing the capacity of the structure. That is, the bearing capacity of the structure is increased by increasing its strength and ductility, which is not possible in the reinforcement of many structures. However, in seismic isolation, by reducing the seismic demand, by reducing the absolute acceleration of the structure and reducing the energy input to the structure, due to increasing the Period and damping in the level of isolation, the structure can be placed in safe areas. Therefore, in this study, the effect of seismic isolators and also the height of structures on different types of soils have been investigated. For this purpose, the effects of seismic isolators in two buildings of 5 and 8 floors in three types of soil S1, S2 and S3 are investigated and evaluated. After validation of the structure and base isolation, behavioral studies were performed, and it was found that the presence of base isolation reduces the maximum displacement of the roof by up to 20% and 80% of maximum base shear in the 5-storey building. Reduction of about 40% of the maximum sliding displacement of the base isolation in the 8-story structure compared to 5 floors has reduced the effect of the base isolation on the maximum displacement in the higher floors.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic isolators
  • Height
  • Soil-structure interaction
  • Numerical method
]1 [راهنمای طراحی و اجرای سیستم‌های جداساز لرزه‌ای در ساختمان‌ها (نشریه 523)، معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور، 1389.
]2 [هاشم شریعتمدار و سید میثم کلانتری، " بررسی اثر جداگرهای لرزه ای بر جا به جایی های طبقات و تشکیل مفاصل پلاستیک"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 6 ، شماره 15 ، زمستان 1387 ، صفحه 46-31.
]3 [مسعود بزرگوار و عباس کرم الدین، " کاربرد میراگر پاندولی اصطکاکی در قاب مهاربندی و تأثیر آن بر رفتار و پاسخ سازه"، کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، ایران، 17 تا 18 اردیبهشت، دوره7، 1392.
[4]­ J. S. Babu, J. Rex, V. P. Reddy, and C. V. Kumar, “Comparative study on non-linear time history analysis of a building with and without base isolation using etabs”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , Vol. 1091, No. 1, 2021, p. 012029, IOP Publishing.
]5 [سیروان رسول­پور و سید آرش موسوی قاسمی، "ارزیابی رفتار لرزه‌ای سیستم‌های جداگر پایه پاندولی اصطکاکی در سازه‌های بتن‌آرمه نامنظم"، کنفرانس مصالح و سازه های نوین در علم مهندسی عمران، شیراز، تهران، 15 مرداد، دوره 1، 1393.
]6 [سیده مریم نوراشرف الدین و حمید رضا توکلی، " تأثیر موقعیت جداساز در ارتفاع سازه بر عملکرد لرزه ای قاب های خمشی بتنی"، کنفرانس بین المللی ژئوتکنیک و مهندسی لرزه ای شهری، تبریز، ایران،16 تا 18 شهریور، دوره 2، 1394.
]7 [مجتبی حسینی و عبدالله قوامی، "اندرکنش خاک و سازه‌های بتنی با قاب خمشی ویژه و دیوار برشی در ساختگاه‌های تیپ IV وIII"، کنفرانس ملی بتن ایران، تهران، ایران، 15 مهر، دوره 4، 1391.
]8 [غلامرضا قدرتی امیری، مجید برارنیا، محمد عابدپور و پژمان نمیرانیان، " اثر برخورد سازه های مجاور بر نیازهای لرزه ای سازه های با جداگر لرزه ای در اثر زلزله"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 9 ، شماره 24 ، بهار 1390 ، صفحه 53 – 65 .
]9 [سید روح الله حسینی واعظ و حسین نادرپور، " بررسی نحوه آرایش جداگرهای لرزه ای در ساختمان های کوتاه مرتبه"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 14 ، شماره 44 ، بهار 1395 ، صفحه 105-115 .
[10] S. Bandyopadhyay, Y.M. Parulekar, A. Sengupta, J. Chattopadhyay, “Structure soil structure interaction of conventional and base-isolated building subjected to real earthquake”. Structures, Vol. 32, 2021, pp.474-493.
]11 [محمد جواد بنیادی، صادق اعتدالی و علی قدس، " ارزیابی عملکرد جداسازهای پایه بر کاهش پاسخ‌های لرزه‌ای سازه‌های بلند با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه"، کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی در مهندسی سازه و مدیریت ساخت ، تهران، ایران، 19 تا 20 اسفند، دوره2، 1396.
]12 [محمد ذاکری نژاد، "بررسی پاسخ لرزه‌ای سازه های جداسازی شده با در نظر گرفتن آثار اندرکنش خاک و سازه"، کنفرانس بین المللی عمران،معماری و شهرسازی ایران معاصر، تهران، ایران، 25 مرداد، دوره1، 1396.
[13] C. C. Spyrakos, C. A. Maniatakis, and I. A. Koutromanos, “Soil_structure interaction effects on base-isolated buildings founded on soil stratum”, Engineering Structures, Vol. 31, 2008, pp.729-737.
[14] F. Amini, and M. Shadlou, “Embedment effects of flexible foundations on control of structures”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering", Vol. 31, No.8, 2011, pp.1081-1093.
[15] E. Alavi, And M. Alidoost, “Soil-Structure Interaction Effects on Seismic Behavior of Base-Isolated Buildings”, world conference on earthquake engineering, Lisbon, Portugal, 24-28 September,15th,2012.
[16] S. Mahmoud, P. Austrell, and R. Jankowski, “Simulation of the response of base-isolated buildings under earthquake excitations considering soil flexibility”, Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Vol. 11, 2012, pp.359-374.
[17] T. Karabork, I. O. Deneme, and R.P. Bilgehan, “A comparison of the effect of SSI on base isolation systems and fixed-base structures for soft soil”, Geomechanics and Engineering, Vol. 7, No.1, 2014, pp.87-103.
[18] J. Enrique Luco, “Effects of soil–structure interaction on seismic base isolation”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering", Vol. 66, 2014, pp.167-177.
[19] Z. Haiyang, Y. Xu, Z. Chao, and J. Dandan, “Shaking table tests for the seismic response of a base-isolated structure with the SSI effect”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 67, 2014, pp.208-2018.
[20] K. Rajkumar, R. Ayothiraman, V. A. Matsagar, “Effects of Soil-Structure Interaction on Torsionally Coupled Base Isolated Machine Foundation under Earthquake Load”, Shock and Vibration, 2021, pp.1-18.
[21] S. Jabini AsliH. Saffari , and M. Saadatinezhad, “Investigating the influence of soil conditions and surcharge mass on seismic responses of ground surface”, Journal of Seismology, 2021, pp.1-17.
[22] E. Tafakori, M. Banazadeh, A. Jalali, and M. Tehranizadeh, "Risk-based optimal retrofit of a tall steel building by using friction dampers", The Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 22, No.9, 2013, pp.700-7017.
[23] ABAQUS theory manual. Pawtucket, R.I: Hibbitt, Karlsson and Sorensen, Inc.; Version 6.11. ,2016.
[24] A. Krishnamoorthy, and S. Anita, “Soil–structure interaction analysis of a FPS-isolated structure using finite element model”, Structures, Vol. 5, 2016, pp.44-57.
[25] A. K. Chopra, “Dynamic of structures theory and application to earthquake engineering " ,2th ed., Prentice-Hall, United States of America, 1993.
[26] M. S. Asheghabadi, , and H. Matinmanesh, “Finite element seismic analysis of cylindrical tunnel in sandy soils with consideration of soil-tunnel interaction”, Procedia Engineering, Vol.14, 2011,pp. 3162-3169.