بررسي حداقل درز انقطاع در سازه هاي قاب خمشي فولادي متوسط به روش آناليز تاريخچه زماني غيرخطي

Investigating the Minimum Separation Distance in Intermediate Moment Resisting Steel Frame Structures Via Nonlinear Time History Analysis

يكي از خسارات ناشي از زلزله، ضربه دو سازه مجاور هم با فاصله ناكافي است. از ايمن ترين و آسانترين راههاي مقابله با پديده ضربه رعايت حداقل فاصله جانبي لازم است. در پژوهش حاضر، مقدار فاصله لازم بين سازه هاي فولادي قاب خمشي متوسط براي مقابله با پديده ضربه مورد بحث و ارزيابي قرار مي گيرد. براي برآورد حداقل فاصله مجاز لازم بين دو سازه مجاور نياز است كه از تغييرمكانهاي غيرخطي سازه آگاهي داشته باشيم، لذا براي اين منظور با استفاده از تحليل غيرخطي ديناميكي تاريخچه زماني به كمك نرم افزار SAP1 مقادير فوق را بايد به دست آورد. اين كار براي سازه هاي مورد نظر (مدل هاي سه، شش، نه، دوازده و پانزده طبقه) انجام مي شود، لازم به ذكر است سازه مورد مطالعه در پلان و در ارتفاع منظم بوده و اثر پيچش در نظر گرفته نشده است. براي تحليل از ده ركورد زلزله استفاده شده و در انتها از پاسخ سازه ها ميانگين گيري مي شود. براي به دست آوردن حداقل درز انقطاع سازه هايي با تعداد طبقات مختلف در كنار يكديگر قرار داده مي شود و سپس اين فاصله به روش SRSS2 به دست مي آيد و در انتها اعداد به دست آمده با مقادير پيشنهادي استاندارد 2800 (ويرايش سوم) و IBC 2009 مقايسه مي شود. نتايج تحليل ها نشان مي دهد كه مقادير پيشنهادي استاندارد 2800 براي تعيين حداقل درز انقطاع به روش يك صدم ارتفاع و يا به روش تغييرمكان جانبي نسبي آن طبقه ضربدر ضريب رفتار ساختمان صحيح نبوده و نياز به اصلاح دارد. بخش ديگري از نمودارها كه با كلمه GAP مشخص و به صورت حاصلضرب تغييرمكان جانبي (مراكز جرم) در ضريب رفتار سازه تعريف شده است، هر چند از دو روش پيشنهادي استاندارد 2800 اختلاف كمتري را با مقادير به دست آمده از تحليل غيرخطي ديناميكي نشان مي دهد كه در هر حالت قابل قبول نمي-باشد. ولي نتايج تحليل با روابط پيشنهادي IBC2009 كه در مقاله به آن اشاره شده بسيار به هم نزديك بوده، بنابراين براي تعيين حداقل درز انقطاع بين دو سازه قاب خمشي فولادي متوسط استفاده از روابط IBC2009 توصيه مي شود.

Generally, serious damages occur in the structures during the earthquakes. One of these damages is caused by the impact of two adjacent structures if the required separation distance is not considered, properly. Therefore, providing the minimum required distance is a matter of high importance. In this study, the required separation distance between intermediate moment resisting steel frames structures is to be scrutinized in some details. To this end, one should obtain the non-linear displacements of the structure via a non-linear time-history analysis employing appropriate software. In this research, SAP, is utilized for all of the analysis. Five models with 3, 6, 9, 12 and 15 stories, which are assumed to be regular in height and plan, are considered. Furthermore, the torsion effect is disregarded. As an important point, the acceptance criteria of joints in beams and columns is not considered correctly by the employed software as it does not take the limitations on the slenderness of the web and the flanges of the cross sections into account, and thus, it should be revised, manually. This revision is also necessary to exploit the maximum capacity of the beams and columns in the non-linear analysis. The responses obtained via this method are highly sensitive to the selected earthquake record and this necessitates a special opt of the records. In this regard, seismic resistant design of buildings, standard no. 2800, proposes choosing at least three records if the maximum responses are to be taken or seven records if the average of the responses is to be determined. In this research, ten records are used and the average of responses is computed to evaluate the required separation distance for adjacent structures with different storey. The obtained distance is then calculated by the SRSS (Square Root of Sum of Squares) method and it would be compared by those recommended in the standard no. 2800 and IBC 2009 (2009 International Building Code). The obtained results by the comprehensive analysis reveal the separation distance provided through standard no. 2800 based on the storey height, (0.01h), or by the product of relative lateral storey displacement and behavior coefficients, ( ), is not satisfactory and requires some revisions, especially as the number of the storey increases. Furthermore, in some of the presented graphs, the results signified by the word ‘GAP’ is relevant to those obtained by the product of the lateral displacement of each storey mass center and the behavior coefficient. Although this approach shows a better match with the non-linear analysis, the difference is noticeable and therefore it is not acceptable. However, the results based on the IBC 2009 recommendations have a very good agreement with those obtained in this study. Therefore, it would be more rational to compute the minimum required separation distance between the studied structures based on the IBC 2009 recommendations. For the future studies, it would be worthy to make a similar analysis for different structural systems as well as different seismic condition to make a better evaluation on this issue.