اثر مولفه قائم زلزله در ساختمان‌های دارای نامنظمی جرم و سختی در ارتفاع

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری عمران، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه سمنان

2 کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی،دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

مولفه قائم زلزله و تاثیر آن در تحلیل ساختمانها از مدتها پیش مورد توجه محققین و مهندسین طراح قرار داشته است . ولی تا این زمان هنوز ملاحظات ناشی از اثر مولفه قائم زلزله در طراحی ساختمانها دارای نامنظمی جرم و سختی در ارتفاع مورد بررسی قرار نگرفته است. با این وجود در استاندارد 2800 اثر مولفه قائم زلزله در بارگذاری لرزه ای بصورت جامع پیش بینی نشده است و تنها اثر مولفه قائم زلزله طبق استاندارد 2800 در مورد مناطق با لرزه­خیزی زیاد، تیرهای طره ای ، تیرهای با دهانه بیشتر از پانزده متر و تیرها با بار قائم متمرکز قابل توجه، اعمال می شود . با توجه به موارد مذکور جهت بررسی اثر مولفه قائم زلزله در ساختمانهای با نامنظمی جرم و سختی در ارتفاع ، سه سازه 10 طبقه با قاب خمشی فولادی که هر کدام در طبقه ششم به یک شکلی متفاوت نسبت به هم دارای نامنظمی جرم و سختی هستند و این نامنظمی در آن مرز استاندارد 2800 رعایت شده است . سپس سازه ها تحت 5 گروه زلزله با PGA (اوج شتاب زمین) به مقادیر 0.2g ، 0.35g ، 0.5g ، 0.65g و 0.8g تحلیل دینامیکی غیرخطی می شوند . لازم به ذکر هست که هر گروه دارای 7 زلزله که دارای سه شتابنگاشت (دو مولفه افقی و یک مولفه قائم) می باشند سپس نتایج حداکثر هر زلزله را بدست آورده و از این نتایج حداکثر برای هر گروه جداگانه متوسط گیری کرده و پاسخ بدست آمده به عنوان نتیجه نهایی در نظر گرفته می شود . نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی نشان داد با دخالت مولفه قائم زلزله ، مقدار نسبت دریفت در طبقه ای که دارای نامنظمی جرم و سختی هست حدود 5 تا 25 درصد افزایش می دهد و مقدار نیروی محوری ستون حدود 5 تا 30 درصد افزایش می دهد .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Earthquake Vertical Component on Structures with Mass and Stiffness Irregularities in Height

نویسندگان [English]

  • Masoud Jahanpanah 1
  • Hossein Sohrabzadeh 2
1 Department of Civil Engineering, Semnan University
2 Department of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

The earthquake vertical component and its influence on the analysis of buildings have long been considered by researchers and design engineers. However, so far, the considerations resulting from the effect of the vertical component of the earthquake in the design of buildings (unless partially in beams) with irregular mass and stiffness in height have not been studied. For this reason, this research is important in order to answer the question regarding impact of earthquake vertical component on buildings, which have irregularity in mass and stiffness in the height. So far, most of the research about the buildings with mass and hardness irregularities in the height has been studied only with respect to the influence of earthquake with horizontal component. However, the 2800 standard does not comprehensively predict the effect of the vertical seismic component on seismic loading, and the only effect of the vertical seismic component according to the 2800 standard is significant for the earthquake prone areas, cantilever beams, beams with a span of more than fifteen meters and beams with remarkable concentrated vertical load. According to the above cases to investigate the influence of seismic vertical component in the buildings with mass and hardness irregularity in the height, three 10-floor structures with steel curving frames, each in a different form on sixth floor, with mass and hardness irregularity, were analyzed. This irregularity is observed in standard 2800 boundary. The structures are then subjected to nonlinear dynamic analysis under five earthquake groups with PGA (Earth Acceleration Peak) values ​​of 0.2g, 0.35g, 0.5g, 0.65g and 0.8g. It should be noted that each group has seven earthquakes that have three accelerometers (two horizontal components and one vertical component). Then, the maximum results of each earthquake are obtained and these results are averaged for each separate group and the obtained result is considered as the final result. The results of nonlinear dynamic analysis presented that through the interference of the vertical seismic component, the amount of drift ratio in the floor containing mass and stiffness irregularity, increased by about 5 to 25 percent and the amount of axial force of the column increased by about 5 to 30 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • earthquake vertical component
  • structures
  • mass and stiffness irregularities height