ارزیابی شاخص خرابی قاب‌های خمشی فولادی با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه تحت زلزله‌های متوالی

هدف از این مقاله ارزیابی شاخص خرابی قاب‌های خمشی فولادی، با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاکسازه تحت زلزله‌های متوالی می‌باشد. سازه‌های انتخابی دارای نسبتهای لاغری (h/b) متفاوتی می‌باشند، تحت اثر زلزله های متوالی با محتوای فرکانسی متفاوت و با در نظر‌گرفتن اثرات خاک‌های مختلف با استفاده از روش زیرسازه مورد تحلیل و بررسی قرار‌گرفته‌اند. در نهایت به منظور بررسی تاثیر توالی لرزه‌ای، جابه‌جایی طبقات و شاخص خرابی طبقات با حالت زلزله منفرد مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده‌ی آن‌است که اثر‌گذاری زلزله‌های متوالی با در نظرگرفتن اندرکنش خاک سازه وابسته به شرایط محتوای فرکانسی زلزله‌هاست. نیاز‌های جابه‌جایی سازه‌ها در زلزله‌های متوالی نسبت به زلزله تکی با توجه به محتوای فرکانسی ممکن است افزایش یابد، به‌گونه ای که این مقادیر تا %20 نسبت به زلزله تکی افزایش داشته و به طور کلی نیاز‌های جابه‌جایی سازه با نرم‌تر شدن خاک تا حدود %10 افزایش می‌یابد. با افزایش نیاز به جابجایی در اثر نرم شدن خاک، افزایش میزان شاخص خرابی در سطوح مختلف خرابی اتفاق افتاده است؛ در زلزله تکی شاخص تا %15و در توالی لرزه‌ای %10 تفاوت دیده می‌شود. با افزایش سطح آسیب‌پذیری سازه، میزان خرابی سازه از سطح خرابی محدود تا سطح خرابی کامل تا حدود 1.5 برابر افزایش می‌یابد.

Evaluation Damage Index of Steel Moment frames by Considering the Effects of Soil-Structure Interaction under Seismic Sequence

1. AbstractOne of the main targets in designing structures is achieving adequate level of interstory drift and ductility for controlling damage level. When a structure is subjected to sequential earthquakes, damage control becomes more critical. This seismic sequence as a result of the occurrence of strong and moderate earthquake ground motion in a short time strongly affects the seismic response of structures. Studies revealed that variation in the seismic responses such as displacement, ductility, absorbed energy etc. cause modifications in structural damage states. A damage index can numerically quantify the structural damage of buildings. Several damage indices have been developed for evaluating the seismic performance of structures.The aim of this paper is to investigate the effect of seismic sequence of earthquake ground motion on the damage indexes variation and the seismic performance of steel moment frame structures considering soilstructure interaction (SSI). For the present work, the drift damage index is selected for measuring the story damage due to the interstory drift. This index has been calculated by performing the nonlinear timehistory analysis on a set of selected group of steel frames subjected to selected seismic excitations and sequential earthquakes.2. MethodologyTo this end, four steel moment frames with 8 and 16 stories are considered each of which three and six bays have. Soilstructureinteraction is considered by employing dampers and springs having specified damping and stiffness through cone method. For modeling SSI effects, three types of soil based on Standard 2800 are considered. For each soilstructure model, different responses are measured under different scenarios of sequential earthquakes.3. Results and DiscussionThe results of timehistory analysis show that the relative displacement of the structure and interstory drift are increased when the structure is subjected to the seismic sequence. As a result, the drift damage index induced to the structure. The study findings demonstrate as soil becomes softer, the structural demands increases and consequently the damage index rises and SSI amplified the structural damage level. Therefore, frames built on soft soil subjected to sequential earthquakes experienced more damages.4. ConclusionsThe obtained responses show that a special attention should be paid for designing of steel structures due to the preventing extensive structural damage in high seismic zone when they are subjected to seismic sequence excitation. Furthermore, soilstructureinteraction is an important parameter that should be considered for such conditions. Therefore, it is recommended that the effects of seismic sequence and soilstructureinteraction should be accounted for better estimation and evaluated accurate responses of steel shear frame.