بررسی نحوه ملحوظ نمودن اثر مؤلفه های دورانی ناشی از زلزله بر پاسخ سازه های ساختمانی

بررسی نحوه ملحوظ نمودن اثر مؤلفه های
دورانی ناشی از زلزله بر پاسخ سازه های ساختمانی

مجری پروژه:

محسن غفوری آشتیانی

همکار:
محمدرضا فلامرز شیخ آبادی

هدف مطالعه حاضر بررسی اثر مؤلفه های دورانی زلزله بر رفتار سازه هاست. از این رو، ابتدا با بررسی روشهای رایج محاسبه مؤلفه های دورانی زلزله در میدان آزاد، معادله ای به منظور محاسبه این مؤلفه ها ارائه گردیده، بر اساس آن، تأثیر شکل هندسی پی ها بر مؤلفه های ورودی سازه ها به صورت پارامتری بررسی و ارزیابی شده است. در ادامه، به منظور بررسی اهمیت ملحوظ نمودن مؤلفه های دورانی زلزله در تحلیل های سازه ای رایج، درصد مشارکت مؤلفه گهواره ای ورودی پی نسبت به مؤلفه انتقالی ورودی پی در پاسخ مجموعه ای از سازه های منظم و نامنظم در ارتفاع نشان داده شده است. نتایج به دست آمده، مبیّن آن است که مؤلفه گهواره ای زلزله بیش از مؤلفه انتقالی متناظر به نحوه توزیع جرم، سختی و شکل هندسی سازه در ارتفاع وابسته و در شرایط خاصی، درصد مشارکت این مؤلفه در پاسخهای سازه ای قابل توجه است و می تواند به حدود ۶۰% برسد. اگرچه، این درصد مشارکت به طور میانگین حدود ۱۵% به دست آمد.
در پایان نیز با بررسی آیین نامه های لرزه ای موجود، مشاهده شد که نه تنها هیچ یک از این آیین نامه ها اثر مؤلفه گهواره ای زلزله را درنظر نگرفته اند، بلکه نقایص عمده ای نیز در خروج از مرکزیت تصادفی ارائه شده در آنها به منظور در نظر گرفتن اثر مؤلفه پیچشی زلزله وجود دارد. از این رو، رابطه ای جدید برای تعیین خروج از مرکزیت تصادفی ناشی از بارگذاری مؤلفه پیچشی زلزله ارائه شد.

The objective of this report is to evaluate the influences of the rotational components on the dynamic behavior of structures. To achieve this, after reviewing common methods for obtaining the rotational components in earthquake-engineering applications, new formulations in order to evaluate the rotational motion corresponding to a point on the ground surface, and foundation input motions are derived. A procedure is also presented to estimate all foundation input motions, and the influence of the geometrical shape of foundation on the structural excitation is parametrically studied. Next, to investigate the importance of the rotational components in ordinary structural analyses, the contribution of the foundation input rocking component relative to the corresponding foundation input translational components to the dynamic responses of a set of vertically irregular and regular structures is evaluated. Numerical results show that the seismic loading of the rocking component is more dependent on the distribution of mass, stiffness and geometrical shape of structures in height in comparison to the translational ones. This contribution of the rocking components in structural responses can be detrimental and in the especial cases can achieve to 60%; however, this contribution is 15% in average. Finally, reviewing the provisions of seismic design codes shows that the effects of the rocking and torsional components have not been considered by current codes. In addition, the accidental eccentricity presented by these codes cannot consider the influence of torsional components, effectively. Therefore, a new method for evaluating the accidental eccentricity of structures due to torsional loading has also been derived and its application has been shown. However, further study is still necessary to verify the application of the proposed method.

Rotational Components; Principal Axes; Phase Velocity; Coherency; Vertically Irregular Structure; Accidental Eccentricity