ارزیابی عملکرد لرزه‌ای ساختمان‌های بلندمرتبه موجود با سیستم قاب – هسته بتن‌آرمه ویژه طبق ضوابط دستورالعمل TBI-2017تحت رکوردهای زمان‌تناوب بلند زلزله

مهندسی عمران فردوسی

مقاله 1، دوره 38، شماره 3 - شماره پیاپی 51، مهر 1404، صفحه 1-22   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jfcei.2025.90819.1330

نویسندگان

نیما آرمیون نژاد؛ حسین پهلوان^* ؛ محمد شامخی امیری

مهندسی سازه و زلزله,دانشکده مهندسی عمران,دانشگاه صنعتی شاهرود,شاهرود,ایران

چکیده

با افزایش ارتفاع ساختمان زمان تناوب سازه افزایش می‌یابد و زمانی که زلزله‌ای با زمان تناوب بلند رخ دهد، می‌تواند به‌راحتی باعث اثرات تشدید و تخریب‌های جدی بر روی سازه‌های با تناوب زیاد شود. به دلیل اهمیت موضوع، لازم است قبل از وقوع چنین پدیده‌هایی ارزیابی دقیقی انجام شود.

یک نمونه ساختمان بلند بتن‌آرمه موجود با تعداد طبقات 35 طبقه در منطقه با خطر نسبی زیاد و خاک نوع III با سیستم قاب-هسته بتن آرمه ویژه که براساس استاندارد 2800 ویرایش چهارم و ACI318-14 طراحی شده در نرم افزار ETABS V21 مدلسازی 3 بعدی کامل می شود. براساس ضوابط دستورالعمل‌های TBI 2017تحلیل دینامیکی غیرخطی انجام شده و معیارهای پذیرش روش عملکردی که در بعضی موارد معیارهای جدیدتری در قیاس با ASCE41-17 هستند، بررسی می‌شوند. این دستورالعمل، که به‌طور ویژه برای ساختمان‌های بلند تدوین شده است، ضوابط جدید و سخت‌گیرانه‌ای را برای طراحی لرزه‌ای این سازه‌ها در نظر می‌گیرد؛ ضوابطی که در آیین‌نامه‌های تجویزی مانند استاندارد ۲۸۰۰ ایران وجود ندارند. از جمله این موارد می‌توان به کنترل دریفت ماندگار سازه و کنترل برای زلزله سطح MCE اشاره کرد.ضمناً برای بررسی اثر زلزله زمان‌تناوب بلند تحلیل‌ها برای دو دسته رکوردهای زمان‌تناوب کوتاه و بلند به صورت متفاوت انجام خواهد گرفت.

نتایج نشان می دهد در سازه مورد مطالعه، دریفت حداکثر و دریفت ماندگار در زلزله‌های با دوره تناوب بلند نسبت به زلزله‌های با دوره تناوب کوتاه به‌ترتیب ۵۲٪ و ۳۳٪ افزایش یافته‌اند. همچنین، کرنش فشاری بتن دیوارها و کرنش کششی آرماتورهای دیوار برشی در همین شرایط به‌ترتیب ۸۳٪ و ۴۵٪ افزایش داشته‌اند.

کلیدواژه‌ها

ساختمان بلندمرتبه؛ زلزله‌های پریود بلند؛ سیستم قاب - هسته بتن‌آرمه ویژه؛ عملکرد لرزه‌ای

مراجع

[1] Z. Sindel, R. Akbaş, and S. S. Tezcan, “Drift control and damage in tall buildings,” Engineering Structures, vol. 18, no. 12, pp. 957–966, 1996. https://doi.org/10.1016/0141-0296(95)00215-4

[2] Q. S. Li, J. Q. Fang, A. P. Jeary, and C. K. Wong, “Full scale measurements of wind effects on tall buildings,” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 74, pp. 741–750, 1998. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(98)00067-1

[3] J. Shen, X. Ren, Y. Zhang, and J. Chen, “Nonlinear dynamic analysis of frame-core tube building under seismic sequential ground motions by a supercomputer,” Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 124, pp. 86–97, 2019. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.05.036

[4] E. V. Muho, J. Qian, and D. E. Beskos, “Modal behavior factors for the performance-based seismic design of R/C wall-frame dual systems and infilled-MRFs,” Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 129, 2020. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.02.016

[5] S. Sattar, A. Hulsey, G. Hagen, F. Naeim, and S. McCabe, “Implementing the performance-based seismic design for new reinforced concrete structures: Comparison among ASCE/SEI 41, TBI, and LATBSDC,” Earthquake Spectra, vol. 37, no. 3, pp. 2150–2173, 2021. https://doi.org/10.1177/8755293020981968

[6] Yong, C., “Effect of rigidity ratio and height-width ratio on seismic behavior of hybrid strcture of SRC frame & RC core-wall by analysis of push-over method” Master's thesis, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an, 2007.

[7] T. Ariga, Y. Kanno, and I. Takewaki, “Resonant behaviour of base‐isolated high‐rise buildings under long‐period ground motions,” The Structural Design of Tall and Special Buildings, vol. 15, no. 3, pp. 325–338, 2006. https://doi.org/10.1002/tal.298

[8]     K. Koketsu and H. Miyake, “A seismological overview of long-period ground motion,” Journal of Seismology, vol. 12, no. 2, pp. 133–143, 2008. https://doi.org/10.1007/s10950-007-9080-0

[9] I. Takewaki, K. Fujita, and S. Yoshitomi, “Uncertainties in long-period ground motion and its impact on building structural design: case study of the 2011 Tohoku (Japan) earthquake,” Engineering Structures, vol. 49, pp. 119–134, 2013. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.10.038

[10] R. P. Hu, Y. L. Xu, and X. Zhao, “Long-period ground motion simulation and its impact on seismic response of high-rise buildings,” Journal of Earthquake Engineering, vol. 22, no. 7, pp. 1285–1315, 2018. https://doi.org/10.1080/13632469.2017.1286617

[11] S. H. Oh and J. C. Kim, “Evaluation of the damage distribution of buildings considering the characteristics of far-fault long-period ground motions,” Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 133, p. 106103, 2020. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2020.106103

[12] X. Wang, X. A. Zhang, M. M. Shahzad, and T. Wang, “Research on dynamic response characteristics and control effect of mega-sub controlled structural system under long-period ground motions,” Structures, vol. 29, pp. 225–234, 2021. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.11.044

[13] M. Gholhaki and H. Asghari Takdam, “Investigation on nonlinear dynamic behavior of thin steel plate shear walls with rigid beam to column connections under far and near fault earthquakes,” Ferdowsi Civil Engineering, vol. 26, no. 1, pp. 63–84, 2015. https://doi.org/10.22067/civil.v26i1.44041

[14] S. M. Razzaz and H. Shariatmadar, “Evaluation of coupled-shear walls subjected to near-field earthquakes,” Journal of Ferdowsi Civil Engineering, vol. 27, no. 1, pp. 1–16, 2016. https://doi.org/10.22067/civil.v27i1.54279

[15] A. Mortezaei and A. Kheyroddin, “Higher mode effects in the pushover analysis of RC buildings subjected to the near-fault ground motions,” Journal of Structural Engineering and Geotechnics, vol. 25, no. 2, pp. 1–12, 2014. https://doi.org/10.22067/civil.v25i2.40587

[16] J. Jin, T. Nagae, and Y.-L. Chung, “Seismic and collapse behavior of existing high-rise steel buildings under long-period earthquakes,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 211, p. 108151, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2023.108151

[17]  J. H. Thomsen IV and J. W. Wallace, “Displacement-based design of slender reinforced concrete structural walls—experimental verification,” Journal of Structural Engineering, vol. 130, no. 4, pp. 618–630, 2004. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:4(618)