گسترش تحلیلی مشارکت مودهای بالاتر در تخمین پاسخ لرزه‌ای سازه‌های بلند مرتبه قاب محیطی خمشی دارای المان‌های زیپر بزرگ ‌مقیاس

این مقاله در برگیرنده یک نگرش محاسباتی بر کارایی تحلیلی روش پوش‌آور مودال در پیش‌بینی پارامترهای پاسخ غیرخطی سازه بلند مرتبه قاب محیطی خمشی فولادی دارای پیکربندی المان‌های زیپر بزرگ مقیاس است. دقت نتایج این روش از طریق مقایسه با پاسخ‌های معیار حاصل از دو مجموعه تحلیل‌های غیرخطی تاریخچه زمانی، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین میزان اثرات مودهای بالاتر در پارامترهای پاسخ سازهای نیز با در نظرگیری ساختارهای بارگذاری ترتیب یافته از سه حالت محاسباتی با مشارکت 1، 3 و 5 مود اول انتقالی سنجیده می‌شود. در این پژوهش، معیارسازی تغییر مکان هدف در تحلیل‌های پوش‌آور بر اساس نتایج حاصل از آنالیزهای دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت دو گروه رکوردهای حوزه نزدیک و حوزه دور صورت گرفته است. دامنه تغییرات پارامترهای پاسخ سه سازه بلند مرتبه قاب محیطی خمشی فولادی 30 طبقه با پیکربندی همسان اسکلت مقاوم، بر اساس انجام یک سری تحلیل‌های غیرخطی استاتیکی مودال پوش‌آور و نیز دینامیکی تاریخچه زمانی، ارزیابی شده است. مدل 1 به عنوان ساختار پایه دارای سیستم مقاوم قاب خمشی محیطی با یک پیکربندی دو لایه متشکل از پانل های با اتصالات صلب است. مدل های 2 و 3 با چیدمان‌های چند طبقه‌ای المان های زیپر بزرگ مقیاس بر روی اسکلت مدل پایه، به ترتیب با اتصال (در دو حالت) به یک و نیز دو ستون در طبقه همکف معرفی می‌شوند. چیدمان و آرایش چند طبقه ای المان های زیپر بزرگ مقیاس با هدف جلوگیری از تشکیل مکانیزم گسترش یافته پالستیک و پرهیز از وقوع وضعیت احتمالی کمانش در ستون های طبقات تحتانی می باشد. آورده‌های محاسباتی حاصل از تحلیل‌های مودال پوش‌آور با نتایج حاصل از تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی به عنوان مقادیر دقیق، مقایسه شده و درصد خطای استاندارد برآورد شده است. ارزیابی نتایج این مطالعه نشان دهنده قابلیت محاسباتی به نسبت مطلوب برای روش پوشآور مودال در پیش‌بینی مشخصات رفتار سازه‌های بلند مرتبه، با اسکلت مقاوم متقارن و منظم در پلان و ارتفاع است. ملاحظه شد که تعبیه المان‌های زیپر بزرگ مقیاس در پیکره قاب محیطی خمشی، سبب کاهش نسبی پارامترهای پاسخ لرزهای غیرخطی و نیز افزایش قابلیت پایداری دینامیکی اسکلت مقاوم سازه بلند مرتبه می‌شود. مقایسه نتایج مربوط به سه مدل مطالعاتی در این تحقیق نشان می‌دهد که حضور المان‌های زیپر بزرگ مقیاس، تاثیرات مودهای بالاتر در محاسبه بارگذاری معیارسازی شده برای تحلیل های پوش‌آور مودال را دچار کاهش نسبی نموده و نیز تفاوت در پیکربندی و چیدمان هندسی المان‌های مذکور، تاثیر ناچیزی در پارامترهای پاسخ خواهد داشت.

analytical extension of higher modes participation in the estimation of seismic response of tall hybrid framed tube structures comprising mega zipper elements

this paper presents a computational approach to the analytical performance of the modal pushover method (mpa) in predicting nonlinear response parameters of tall buildings comprising hybrid framed tube with large-scale zipper elements. the accuracy of the results based on mpa is evaluated by comparing the benchmark responses obtained through conducting two sets of nonlinear time history analyses (nlrha). also, the effects of higher modes on the structural response parameters are measured by considering three computational vectors of the ordered lateral loading prepared according to the participation of the basic mode, as well as the first 3 and 5 transitional modes, separately. in this study, the determination of the target displacement in mpa was set based on the results of nlrha under two groups of near and far-field records. the variation range of response parameters of the three high-rise 30-story studied structures was evaluated based on conducting a series of mpa as well as nlrha analyses. the structural system of the first studied model is a combined framed tube structure. the second and third introduced studied models contain a multi-story arrangement of large-scale zipper elements on the basic skeleton by connecting the aforementioned zipper elements to the columns on the ground floor. the multi-story arrangement of large-scale zipper elements has been aimed at preventing the formation of an intensive expanded plastic mechanism and avoiding the possible buckling mode in the columns of the lower floors. the computational outputs of the mpa are compared with the results of the nlrha (as exact values) and the standard error percentage is estimated. evaluation of the results presented in this study demonstrates the relatively desirable computational capability of the mpa method in predicting the behavior characteristics of tall building structures with a symmetric and regular rigid skeleton at plan and height. moreover, it was observed that the presence of large-scale zipper elements in the resistant system could reduce the seismic response parameters and also relatively increases the overall dynamic stability of the high-rise structural skeleton.