بررسی اثر برخورد بر عملکرد قاب‌های فولادی جداسازی شده لرزه‌ای در جنبش‌های حوزه نزدیک

در سازه‌های جداسازی شده لرزه‌ای اگرچه ضوابط محافظه‌کارانه‌ای برای درز لرزه‌ای در نظر گرفته شده است و برخورد سازه‌های جداسازی شده لرزه‌ای با مانع یا دیوار بازدارنده عموماً پدیده‌ای نامطلوب تلّقی می‌شود ولی تمام جنبه‌های رفتار این سازه‌ها هنگام برخورد به طور کافی بررسی نشده است و نیاز به پژوهش‌های بیشتری دارد. آثار ناشی از برخورد این سازه‌ها وابسته به مقاومت و سختی جانبی، میرایی، درز لرزه‌ای موجود و همچنین مشخصات جنبش زمین است. هدف این پژوهش بررسی عملکرد ناکشسان قاب‌های خمشی فولادی جداسازی شده‌ با در نظر داشتن امکان برخورد در جنبش‌های پالسی حوزه‌ی نزدیک و مقادیر مختلف درز لرزه‌ای می‌باشد. برای این منظور دو قاب خمشی ویژه فولادی دارای جداگر الاستومری به صورت غیرخطی مدلسازی شد و جابجایی جداگر، شکل‌پذیری نیاز کلی و طبقه‌ای، ضریب کاهش مقاومت تسلیم و رانش میان طبقه‌ای تحت شتابنگاشت‌های مختلف بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که پاسخ دینامیکی سازه‌ی جداسازی شده تحت برخورد در سطوح خطر لرزه‌ای بالا وابستگی زیادی به درز لرزه‌ای موجود، ارتفاع سازه (دوره تناوب) و الگوی بارگذاری دارد. با افزایش ارتفاع سازه پاسخ‌ها بویژه برای مقادیر بزرگ‌تر درز لرزه‌ای اختلاف کم‌تری با سازه‌ بدون برخورد خواهد داشت. همچنین پاسخ‌های روسازه برای همه مقادیر درز لرزه‌ای در حدود معیارهای قابل پذیرش برای سازه‌های پایه گیردار است.

Performance of base-isolated moment resisting steel frames subjected to pounding effects under near-field earthquake ground motions

Despite conservative requirements of existing building code regarding clear seismic gap distance of baseisolated (BI) structures to surrounding moat walls, seismic performance of these structures is still ambiguous under severe earthquake ground motions that may push the base slab of the isolation system to collide to the surrounding moat walls. Moreover, the temptation of reducing seismic gaps in congested urban areas exacerbates the risk of pounding. Excessive horizontal displacement response of these longperiod structures subjected to a rare nearfield ground motion may lead to pounding to adjacent structures and subsequently, severe and uncontrolled damage or even total collapse of the superstructure.Pounding of BI structures to moat walls is usually considered as an unwanted response that may inflict critical damage to a high importance structure designed for high performance levels. Pounding effects to the moat walls depend on several parameters including superstructure and isolated periods, damping, seismic gap as well as characteristics of the earthquake ground motion. This study aims to evaluate seismic response of baseisolated moment resisting steel frames subjected to pounding effects under nearfield earthquake ground motions with different clear gap distances to surrounding moat walls. A seven story and a three story buildings isolated with elastomeric bearings have been modeled. Base slab displacement, global displacement ductility demands, yield strength reduction factors, and maximum interstory drifts have been computed under recorded severe nearfield earthquake ground motions. Results showed that for most of the seismic gaps lower than those of prescribed by codes, seismic demands remain in acceptable ranges corresponding to low performance levels, i.e., life safety or collapse prevention of fixedbase structures. This implies that performance of BI buildings with codified seismic gaps or insufficient seismic gaps is not much different than that of fixedbase buildings when they are pushed to their displacement limits under maximum considered earthquakes.