اصلاح ضريب رفتار ناشي از شكل‌ پذيري در سازه‌ هاي چند درجه آزادي تحت زلزله با مشخصات نزديك گسل

Multi Degree of Freedom Effects on Ductility Reduction Factor for Near Fault Ground Motions

سازه‌ هاي يك درجه آزادي ابزار مناسبي جهت برآورد نياز لرزه‌ اي خطي و غير‌خطي سازه‌ هاي واقعي مي‌ باشند. ولي لازم است اطلاعات بدست آمده از سازه‌ هاي يك درجه آزادي، جهت استفاده در سازه‌ هاي واقعي كه چند درجه آزادي‌ اند و مدهاي مختلف جابجايي در رفتار آن‌ ها نقش دارد، اصلاح گردند. از آن‌ جا كه امروزه اكثر خرابي سازه‌ ها مربوط به ساخت و سازه‌ ها در نواحي نزديك گسل مي‌ باشد، هدف از اين مطالعه اصلاح روابط ضريب رفتار سازه‌ هاي يك درجه آزادي، براي استفاده در سازه‌ هاي چند درجه آزادي، در محدوده نزديك گسل مي‌ باشد. اين مطلب از طريق بررسي نسبت مقاومت سازه چند درجه آزادي با كنترل ماكزيمم نسبت شكل‌ پذيري طبقات به مقاومت سازه يك درجه آزادي معادلش با پريود و سطح شكل‌ پذيري غير‌خطي مشابه و در همان ركورد زلزله با ضريب مقياس يكسان، صورت گرفته است. بدين‌ ترتيب كه چهار سازه فلزي ممان خمشي در دو مكانيزم شكست تير مفصل و طبقه نرم مدلسازي گرديده‌ اند. سازه‌ ها در پنج نسبت شكل‌ پذيري هدف تحت 15 ركورد زلزله در محدوده نزديك گسل با اثر جهت‌ پذيري پيش‌ رونده آناليز ديناميكي غير‌خطي شده‌ اند. فاكتور اصلاحي ضريب رفتار به صورت طيف‌ هايي بر حسب پريود و تعداد طبقات سازه ارائه گرديده است. و با منحني‌ هاي مشابه موجود براي مناطق دور از گسل در نواحي مختلف پريود سازه، مقايسه گرديده‌ اند. نسبت ضريب اصلاحي به مقدار زيادي به نوع مكانيزم شكست، سطح شكل‌ پذيري غير‌خطي سازه و به مقدار كمتر به پريود و تعداد طبقات سازه وابسته است. همچنين ملاحظه شده كه پارامتر ضريب اصلاحي در شكل‌ پذيري‌ هاي پايين در پريودهاي كوتاه كمتر از مقادير متناظر نواحي دور از گسل مي‌ باشد. و در شكل پذيري‌ هاي بالا، در تمامي حدود پريود مقادير اين ضريب كمتر از نواحي دور از گسل برآورد گرديده است. در پايان، روابط تقريبي ضريب اصلاحي پارامتر ضريب رفتار ناشي از شكل‌ پذيري سازه‌ ها ارائه شده است.

Study on single degree of freedom (SDOF) structures provided information on seismic demand for elastic and inelastic systems. But this information needs to be modified to become of direct use for design of real structures, which are mostly multi-degree of freedom (MDOF) systems, governed by several modes. According to the near fault ground motions have cause much damage in the vicinity of seismic sources, this paper evaluate the modification that must applied to strength reduction factors derived from simplified SDOF models in order to account for MDOF structures in near fault zones. This proposed by estimation the ratio of strength in MDOF systems that result by limiting maximum story ductility ratio to the strength corresponding to the same ground motion and same level of ductility in an equivalent SDOF system having a period equal to the fundamental period of the MDOF structures.Nonlinear dynamic time history analysis were carried out on four steel moment resisting frames with two distinct behavior of yield mechanism, undergoing five level of ductility ratio when subjected to 15 near fault ground motions with forward directivity effects. Modification factors spectra were computed as a function of period and number of stories and were compared to those of corresponding spectra for far fault ground motions. The required modification factor for inelastic MDOF systems, for near fault motions was shown to be dependent on target ductility ratio and the type of yield mechanism and to a lesser degree, period of vibration and number of stories. The result demonstrate that in the low level of ductility ratio, during the short period range, the modification factor given from near the fault ground motions is less than those from the far fault ground motions, and this is true during all period range as the level of ductility is increased. Finally, since the equivalent pulse of near fault ground motions have significant effect on structural response, modification factors were proposed as a function of the ratio of structural period to equivalent pulse period and ductility ratios.