به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « soil-structure interaction (ssi) » در نشریات گروه « عمران »

تکرار جستجوی کلیدواژه «soil-structure interaction (ssi)» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • میثم محبوبی نیازمندی*، محمد بخشنده

    هدف اصلی مقاله حاضر بررسی تاثیر اندرکنش خاک-سازه (SSI) بر رفتار لرزه ای سازه های فولادی لغزشی نامنظم هندسی در پلان جداسازی شده با جداگرهای لاستیکی هسته سربی (LRB) است. به همین منظور با مدل سازی عددی سازه ها به روش اجزای محدود در نرم افزار ABAQUS، رفتار آن ها تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی ارزیابی شد. تاثیر نامنظمی و تعداد طبقات سازه، خصوصیات خاک و جداسازی و صلبیت پی بر پاسخ سازه ها مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی اثرات نامنظمی و تعداد طبقات، سازه های 3، 5 و 7 طبقه دارای نامنظمی های 20% و 40% مدل سازی شدند. برای بررسی اثرات SSI و نوع خاک، سازه های 5 طبقه دارای نامنظمی های 20% و 40% واقع بر سه نوع خاک نرم، متوسط (با سختی متوسط) و سخت مدل سازی شدند. جهت تعیین اثرات جداسازی سازه و صلبیت پی، سازه های 5 طبقه دارای نامنظمی 20% و 40% مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج پاسخ جابه جایی و شتاب سازه ها نشان داد که تعداد طبقات و نامنظمی تاثیر قابل ملاحظه ای بر پاسخ لرزه ای سازه های جداسازی شده دارد. افزایش تعداد طبقات و افزایش نامنظمی، هر یک باعث کاهش بیشینه پاسخ جابه جایی طبقات می شوند. در نظر گرفتن SSI منجر به تاثیر معنادار نوع خاک بر پاسخ لرزه ای سازه های جداسازی شده می گردد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که در سازه های با و بدون جداگر LRB واقع بر پی صلب، اثر جداسازی بر پاسخ دینامیکی سازه ناچیز است .

    کلید واژگان: اندرکنش خاک-سازه (SSI), سازه های فولادی لغزشی نامنظم, تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی, جداگر لرزه ای LRB, روش اجزای محدود}
    M. Mahboubi Niazmandi *, M. Bakhshandeh

    The present paper aimed to evaluate the effects of soil-structure interaction (SSI) on the seismic behavior of base-isolated geometrically irregular steel sliding structures equipped with lead rubber bearing (LRB) isolators.To this aim, the behavior of the irregular system under nonlinear time-history dynamic analysis was assessed using numerical modeling based on the finite element method in ABAQUS. The study considered various factors including irregularity, number of structure floors, soil properties, isolation, and foundation stiffness to analyze their impact on the response of the structures. 3-, 5-, and 7-story structures with 20% and 40% irregularity were modeled to investigate the effects of irregularity and the number of floors. Additionally, models of five-story structures were used to study the impacts of soil-structure interaction (SSI) on three different types of soil: soft, medium, and hard. The results of the study demonstrated that the number of floors and the structure's irregularity have a significant impact on the seismic response of the structure in terms of displacement and acceleration. As the number of floors and irregularity increase, the maximum displacement response of the structure's floors decreases. The study also highlighted the substantial influence of soil type on the seismic response of isolated structures when considering the effects of SSI. Furthermore, the findings indicated that the presence of isolators on rigid foundations had a negligible effect on the dynamic response of the structures, compared to structures without isolators.

    Keywords: Soil-structure interaction (SSI), Irregular steel sliding structures, Nonlinear time history analysis, Lead-rubber bearing (LRB) isolator, Finite element method (FEM)}
  • فاطمه کلبادی نژاد، سعیده کوهستانی، بیژن سیاف زاده، عبدالرضا سروقد مقدم، مهدی شریفی*
    برج های فرآیندی تحت عنوان مخزن های ذخیره عمودی از جمله سازه های صنعتی می باشد که نقش کلیدی در روند تولید مواد نفتی و مشتقات آن در پالایشگاه ها دارند. به دلیل آسیب پذیری این سازه ها در زلزله های گذشته و عدم وجود آیین نامه و روش معتبر جهت تحلیل لرزه ای این سازه ها، مطالعه ای بر روی رفتار لرزه ای یک نمونه برج فرآیندی به ارتفاع 26/5 متر واقع در پالایشگاه جزیره قشم در این مطالعه انجام شده است. از آن جایی که درنظرگرفتن فنداسیون صلب بدون اندرکنش خاک و سازه نشان دهنده پاسخ لرزه ای نزدیک به واقعیت نیست، مدلسازی این برج در نرم افزار اجزاء محدود Abaqus با درنظرگرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه انجام شده است. جهت مدلسازی خاک از مدل وینکلر استفاده شده و رفتار لرزه ای برج با استفاده از تحلیل استاتیکی غیرخطی و تحلیل دینامیکی افزایشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و توابع شکنندگی برای ارزیابی آسیب پذیری در سطوح مختلف شدت های لرزه ای تولید شده است. در این بررسی خرابی های محتمل شامل خرابی بدنه و دامنه و همچنین واژگونی سازه مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نمودارهای تحلیل دینامیکی افزایشی، هیچگونه کمانشی در جداره و دامنه برج قبل از وقوع واژگونی مشاهده نشده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد مود خرابی غالب برج واژگونی بوده که با توجه به منحنی شکنندگی به دست آمده برای سازه تا شتاب  g0/1 احتمال واژگونی برج صفر می باشد و برای شتابg 0/350 این احتمال کمتر از 20% است.
    کلید واژگان: برج های فرآیندی, ارزیابی لرزه ای, منحنی شکنندگی, تحلیل دینامیکی افزایشی, اندرکنش خاک و سازه}
    Fatemeh Kolbadi Nezhad, Saeedeh Koohestani, Bijan Sayyafzadeh, Abdolreza Sarvghad Moghadam, M. Sharifi *
    Process towers or vertical vessels are among the industrial structures that play a key role in the production process of petroleum products and their derivatives in refineries and oil and gas industries. Due to the vulnerability of these structures in past earthquakes, and the lack of valid regulations and methods for seismic analysis and design of these structures, a case study on a designed and constructed process tower 26.5 meters high, located in Qeshm Island Refinery, has been conducted in this research. Since considering a rigid foundation, without the interaction of soil and structure, may lead to wrong results, in this study, the tower has been modeled in Abaqus finite element software considering soil behavior. The Winkler model used for soil modeling and the seismic behavior of the tower was investigated using pushover and incremental dynamic analysis, and finally, the resulting fragility curve is presented to show the structure's vulnerability at different levels of seismic intensities. In this investigation, the probable failures, including the failure of the body and the skirt, as well as the overturning of the structure, have been investigated. According to the incremental dynamic analysis results, no buckling was observed in the body and the tower's skirt before the tower overturned. The results show that overturning was the predominant failure mode and the probability of this failure mode until PGA=0.1g is approximately equal to zero, and for PGA= 0.35g, this probability is less than 20%. But for rare seismic intensities, the overturning probability is considerable.
    Keywords: Process towers, seismic assessment, Fragility curve, incremental dynamic analysis (IDA), Soil structure interaction (SSI)}
  • فرزانه نباتی، محمدایمان خداکرمی*

    ارزیابی سازه های آسیب دیده در حین زلزله های دهه اخیر مشخص کرده که اندرکنش خاک-سازه و مجاورت سازه ها  درکنار یکدیگر ازجمله عواملی هستند که بر میزان آسیب های جانی، مالی و تخریب سازه ها اثر به سزایی دارند. در این مقاله عملکرد لرزه ای سازه سه بعدی فولادی یک بار با در نظر گرفتن اندرکنش خاک-سازه و بار دیگر با در نظر گرفتن دو سازه مشابه کنار یکدیگر روی خاک (اندرکنش سازه-خاک-سازه) ارزیابی شده است. برای دستیابی به این منظور مدل های سه بعدی از سازه فولادی شش طبقه با پلان متقارن و سیستم های باربر جانبی قاب خمشی و قاب مهاربندی شده طراحی شده است. نوع  خاک مدل سازی شده، از نوع سست بوده و مدل سازی خاک با روش زیر سازه (فنر غیرخطی وینکلر) انجام شده است. برای انجام تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، 11 زلزله مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از تحلیل های تاریخچه زمانی مشخص کرده که اندرکنش سازه-خاک-سازه موجب افزایش دامنه تغییرمکانی بام سازه به میزان 58 درصد نسبت به پاسخ سازه تنها روی خاک می گردد. ارزیابی پاسخ تغییر مکان سازه در حوزه فرکانسی (چگالی طیفی) مشخص کرده که اندرکنش سازه-خاک-سازه باعث افزایش در دامنه چگالی طیفی (به طور متوسط 6/44 درصد افزایش دامنه چگالی طیفی اتفاق افتاده است) و تغییرات در فرکانس غالب مجموعه سازه و خاک شده که نیاز به بررسی بیشتری دارد. از طرف دیگر نتایج مشخص کرده است که اندرکنش سازه-خاک-سازه به طور متوسط تا 32 درصد شاخص خرابی سازه را نسبت به اندرکنش خاک-سازه افزایش می دهد.

    کلید واژگان: اندرکنش خاک-سازه, اندرکنش سازه-خاک-سازه, شاخص خرابی, تحلیل دینامیکی غیرخطی, سازه فولادی}
    Farzaneh Nabati, MohammadIman Khodakarami*

    Seismic waves of structural vibrations propagating through the soil and transmitting to other structures, and the effect this has on seismic performance, have recently come up due to the result of recent ground movements originating in soft soil zones like Mexico City. In regions with densely built structures, this vibration may have a significant impact on structural responses. The purpose of this research is to evaluate the seismic performance of a single structure on soil (Soil-Structure Interaction, or SSI) vs. that of a pair of similar structures with differing soil conditions (Structure-Soil-Structure Interaction, or SSSI). Recent research suggests that damage risks may increase due to the SSSI impacts. The studied structure is a three-dimensional, six-story steel building with a foundationally sound moment and braced frames lateral force resisting system. To account for the non-linear behavior shown by SSSI and SSI models, a three-dimensional steel structure is presented in OpenSEES. For simulating the soil easily under the foundations and between structures, the nonlinear Beam-on-Nonlinear-Winkler-Foundation (BNWF) model is employed. There is a meter of space between structures. Therefore impact between buildings is prohibited. The SSSI and SSI systems are examined using 11 horizontal components. Ground motion magnitudes ranges from Mw = 5.0 to Mw = 8.5, soil shear velocity varies from Vs30=185 m/s to Vs30=365 m/s, and distance from faults goes from 10 km to 50 km. The two orthogonal horizontal components of selected seismic ground motion stimulate the system. Inter-story drift ratio, roof displacement, and plastic hinge rotations of structural elements are among the reactions of importance. In the SSSI and SSI models, the Park-Ang damage index is utilized to calculate the local and global damage index. This damage indicator is divided into two categories: deformation and energy-based indices. The current study's findings show that the SSSI model increases the roof displacement response by up to 58%. When the SSI and SSSI cases are compared, it is discovered that the SSSI case increases the inter-story drift ratio by 118% in the moment frame and by 53% in the braced frame. In addition to this, it is shown that,  in general, a second structure may have a significant impact on the frequency amplitude of a system that is adjacent to it. According to the data, the amplitude of the power spectrum density in the SSSI model is more than 44.6% higher than that which is found in the SSI model. According to the findings, the damage index predicted by SSSI models is 32% greater than that predicted by SSI models. It is important to keep in mind that constructing a second building next to an existing one is often counterproductive and raises the possibility of damage occurring in both of the structures. As a result of the findings, it is clear that more study into SSSI phenomena and their influence on structural seismic risk is necessary. This is because it has been shown that adjacent buildings may significantly increase a structure's vulnerability to earthquakes.

    Keywords: Soil-Structure-Interaction (SSI), Structure-Soil-Structure Interaction (SSSI), Steel structure, Nonlinear Dynamic Analysis, Damage Index}
  • مهدی زنگوئی، هادی دشتی*، علیرضا فیوض

     در گزارش FEMA-P695 یک روش کاربردی جهت ارزیابی فروریزش سازه های طراحی شده توسط آیین نامه های لرزه ای تحت شدیدترین زلزله مورد انتظار موجود می باشد و در آن فروریزش قاب های بتنی ویژه بدون در نظرگرفتن اثر اندرکنش خاک - سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه از تحلیل اندرکنش خاک - سازه به روش مستقیم برای ارزیابی عملکرد لرزه ای ساختمان ها استفاده می شود. برای این منظور از ساختمان های بتن مسلح 4 و 8 طبقه با سیستم قاب خمشی ویژه، بر روی خاک های متوسط (D) و نرم (E) طبقه بندی شده مطابق آیین نامه ASCE7-10، توسط نرم افزار Opensees مدل سازی و تحلیل شده اند. از آنالیز دینامیکی افزاینده جهت بررسی دقیق عملکرد فروریزش قاب ها برای دو حالت پایه صلب و پایه انعطاف پذیر استفاده شده است. نتایج تحلیل نشان می دهد که اندرکنش خاک - سازه، به خصوص با نرم تر شدن خاک و افزایش تعداد طبقات ساختمان، می تواند نقشی اساسی در رفتار قاب های ساختمانی شامل افزایش پریود سیستم، کاهش دریفت طبقات، افزایش سطح عملکرد و تغییر احتمال فروریزش سازه ایفا نماید. از طرفی نتایج حاصله در نگاه اول نشان دهنده افزایش احتمال فروریزش برای قاب های قرار گرفته بر روی تکیه گاه های انعطاف پذیر در شتاب طیفی یکسان می باشد، اما با استفاده از منحنی شکنندگی انعطاف پذیر اصلاح شده مشاهده می شود که در نظر گرفتن اندرکنش خاک - سازه سبب کاهش احتمال فروریزش می شود. لذا عدم درنظر گرفتن اندرکنش خاک - سازه منجر به ارزیابی غیر واقعی عملکرد سازه ها می گردد.

    کلید واژگان: قاب بتنی ویژه, فروریزش, آنالیز دینامیکی افزاینده, اندرکنش خاک - سازه, روش مستقیم}
    Mehdi Zangouei, Hadi Dashti *, Alireza Fiouz

     In the FEMA-P695 report, there is an applied method for evaluating the collapse of structures designed by seismic regulations under the most severely expected earthquake, in which the collapse of special concrete frames without considering the effect of soil-structure interaction is studied. In this study, soil-structure interaction analysis is used directly to evaluate the seismic performance of buildings. For this purpose, 4 and 8-storey reinforced concrete buildings with special bending frame system, on medium (D) and soft (E) soils classified according to ASCE7-10, have been modeled and analyzed by Opensees software. Incremental dynamic analysis has been used to accurately evaluate the collapse performance of the frames for both rigid base and flexible base. The results of the analysis show that the soil- structure interaction, especially with softer soil and increasing the number of building floors, can play a key role in the behavior of building frames including increasing system period, reducing floor drift, increasing performance and changing probability collapse of the structure. On the other, the results at first glance show an increase in the probability of collapse for frames placed on flexible supports at the same spectral acceleration, but using the modified flexible fragility curve, it is observed that the soil-structure interaction reduces the likelihood of collapse. Therefore, not considering the soil-structure interaction leads to unrealistic evaluation of the performance of structures.

    Keywords: RC special frame, Collapse, Incremental dynamic analysis (IDA), Soil-structure interaction (SSI), Direct method}
  • مهدیس تقی زاده، مجید قلهکی*، امید رضایی فر

    در طی سالیان گذشته محققان جهت بررسی رفتار سیستم قاب مهاربندی شده ایده های مختلفی را مورد مطالعه و بررسی قرار دادند که یکی از این ایده ها مهاربند ستون فقراتی می باشد. این نوع مهاربند، یک سیستم توسعه یافته ی نیرو - مقاوم لرزه ای است که با ثابت نگه داشتن مقدار جابه جایی نسبی بین طبقه ای، مانع ایجاد شکست طبقات می شود. این سیستم متشکل از اعضای قاب مهاربندی شده ی هم محور متعارف به همراه یک خرپای قوی می باشد که هدف آن توزیع یکنواخت جابه جایی های نسبی طبقه در ارتفاع ساختمان است. خرپای قوی همانند یک ستون فقرات، مانع تمرکز آسیب در یک یا چند طبقه در قاب مهاربندی شده ی هم محور می شود. از طرفی، زلزله هایی که در حوزه ی نزدیک رخ می دهند، هم به لحاظ دامنه و هم به لحاظ محتوای فرکانسی با حرکات لرزه ای دور از گسل متفاوتند. بنابراین لازم است به بررسی و شناخت ویژگی ها و ماهیت رکوردهای نزدیک گسل و تاثیر آن بر روی سازه ها پرداخته شود. علاوه بر زلزله، خاک زیر سازه نیز می تواند تغییراتی را در پاسخ سازه ایجاد کند به ویژه اگر سازه روی خاک نرم ساخته شده باشد. به طور معمول در آیین نامه ها، روش هایی که برای تحلیل سازه ها درنظر گرفته شده اند با این فرض است که سازه روی بستر صلب قرار دارد حال آن که در واقعیت همیشه این طور نیست و نرم یا سخت بودن خاک زیر سازه تاثیر متفاوتی روی پاسخ آن خواهد داشت. بنابراین بهتر است بحث اندرکنش خاک - سازه در طراحی ها درنظر گرفته شود. در این مقاله، اثر خاک های مختلف پی با لحاظ اندرکنش خاک - سازه بر روی رفتار سیستم مهاربند ستون فقراتی تحت زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک مورد بررسی قرار می گیرد. مدل های استفاده شده در این مقاله، شامل سازه های 3، 6 و 12 طبقه با سه نمونه سیستم نیرو - مقاوم لرزه ای دارای پیکربندی مختلف در محل تقاطع مهاربندها به تیر می باشد. دو نمونه خاک سخت و نرم در زیر این سازه ها به ترتیب دارای ویژگی های خاک تیپ دو و چهار مطابق با استاندارد 2800 زلزله ی ایران ویرایش چهارم، مدل شده است. جهت تحلیل این سازه ها، از روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی برای هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی دور و هفت شتاب نگاشت زلزله ی حوزه ی نزدیک، در دو حالت پایه ثابت و پایه اندرکنشی، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییرمکان بام سازه های 3، 6 و 12 طبقه در دهانه های l/4، l/3 و 5l/12 در خاک های سخت (تیپ 2)، تحت هر دو زلزله ی دور و نزدیک با تغییرات ناچیز همراه است اما در خاک های نرم (تیپ 4) تحت زلزله های دور و نزدیک بین 93/2 تا 22/18 درصد افزایش می یابد. نسبت جابه جایی نسبی میان طبقه تحت زلزله های دور و نزدیک گسل در خاک سخت، در سازه های 3 و 6 طبقه افزایش ناچیز و در سازه ی 12 طبقه تا 75/6 درصد کاهش داشته است. در خاک نرم همه ی سازه ها در حوزه ی نزدیک تا 67/11 درصد افزایش و در حوزه ی دور سازه های 3 و 6 طبقه تا 86/4 درصد کاهش و سازه 12 طبقه تا 70/7 درصد افزایش داشته است. همچنین نسبت جابه جایی نسبی پسماند سازه های 3، 6 و 12 طبقه تحت میانگین زلزله های حوزه ی نزدیک، در خاک سخت تا 52/8 درصد کاهش و در خاک نرم تا 02/36 درصد افزایش داشته است.

    کلید واژگان: سیستم ستون فقراتی, اندرکنش خاک - سازه, زلزله ی حوزه نزدیک, زلزله ی حوزه دور}
    Mahdis Taghizadeh, Madjid Gholhaki*, Omid Rezaifar

    During the past years, researchers have developed ideas to thoroughly investigated into the behavior of structural bracing systems. Accordingly, one of these emerging systems is the Strong Back Bracing System (SBBS) by which the inter-storey drifts are maintained constant to prevent occurrence of failure. This system is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with a strong truss whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss precludes concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other hand, the near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency content. Thus, it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to earthquake, the soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when structure rests on soft soils. This system is comprised of the components of conventional concentrically braced frames together with a strong truss whose presence is aimed at uniform distribution of drifts along height of the building. This truss precludes concentration of damages in one or several stories in the concentrically braced frames. On the other hand, the near-filed earthquakes differ from the far-field ones in terms of both amplitude and frequency content. Thus, it is required to study the effects of such earthquakes on behavior of the SBBS. In addition to earthquake, the soil underlying the structure can affect the structural responses especially in cases when structure rests on soft soils. Typically, the codes provide methods for structural analysis assuming that the structure is located on a rigid base whereas in reality, this assumption does not always hold true highlighting the need for inclusion of soil-structure interaction into the analyses. Accordingly, this paper deals with seismic behavior of the structures equipped with the SBBS considering the soil-structure interaction under near and far-field earthquakes. In this respect, 3, 6 and 12-storey structures resting on stiff and loose soil (soil type II and IV according to classification of Standard 2800) have been analyzed. To this end, nonlinear time-history analyses using seven far and near-field earthquakes for both cases of rigid and flexible base, have been carried out. The results indicate that maximum roof displacement of 3, 6 and 12-storey structures founded on stiff soils (soil type II) vary insignificantly under the far and near-field earthquakes. Conversely, in the case of soft soils (soil type IV), displacements have increased by 2.93 to 18.22%. Moreover, it was found that drift ratios for the structures on stiff soil, in the case of 3 and 6-storey structures, increases slightly and reduced by 6.75% for the 12-storey structure. In the case of soft soil, all structures under the near-field motion, incurred increase in drift ratios by 11.67% and in the case of far-field, 3 and 6-storey structures experienced 4.86% decrease and conversely, the 12-storey structure encountered 7.7% increase. In addition, ratio of residual drift of the 3, 6 and 12-storey structures under average of near-field earthquakes, has decreased and increased by 8.52 and 36.02 in the case of stiff and soft soils, respectively.

    Keywords: Strong Back Bracing System (SBBS), Soil-Structure Interaction (SSI), Near-Field earthquake, Far-Field earthquake}
  • Farzaneh Modiri, Ehsan Darvishan *
    Considering the dependency of control algorithms to the structural dynamic properties that are affected by soil structure interactions (SSI), the investigation of SSI effect on different control methods has gained great importance. Backstepping design as a recursive lyapanov-based method is one of the powerful active control approaches. However, the effect of soil structure interaction on it has not yet been investigated. This paper studies the performance of backstepping design on mitigating the seismic response of a building structure subjected to base excitations, considering the SSI effect. For this purpose, the SSI model equations were entered in the control algorithm and various shear wave velocities were considered to demonstrate the performance of backstepping control design on soft and stiff soil. According to the numerical results, for structures rested on stiff soil, the variations in the responses of controlled structure caused by SSI is negligible. However, in the case of soft soil, SSI effects cause noticeable changes in dynamic responses of controlled structure that cannot be ignored.
    Keywords: soil-structure interaction (SSI), Active control, Lyapanov-based method, Backstepping design, Shear wave velocity}
  • امیرحسین فتح الله پور، سید اصغر ارجمندی*، احسان تفکری

    وضعیت های ناشناخته و یا عوامل در نظر گرفته نشده در طراحی یک سازه مانند مشخصات خاک زیر آن و نیز وجود سازه های مجاور، می توانند بر ضریب اطمینان طراحی و به تبع آن، قیمت تمام شده پروژه تاثیرگذار باشند. از این رو، این مطالعه به بررسی اثرات اندرکنش سازه و خاک و نیز اثرات همزمان این اندرکنش با حضور سازه مجاور بر پاسخ لرزه ای سه ساختمان بنچمارک قاب خمشی فولادی 3، 9 و 20 طبقه در شش حالت مختلف همسایگی میان آن ها و در سه فاصله مختلف پرداخته است. برای اعمال اثرات اندرکنش خاک و سازه، ماتریس سختی محیط خاک، از طریق تحلیل مدل دوبعدی کرنش مسطحه در نرم افزار آباکوس به دست آمده و با استفاده از مجموعه ای از المان های از پیش تعریف شده و المان جدید گسترش یافته در نرم افزار اپن سیس به مدل های دو بعدی غیرخطی از سازه ها اضافه می گردد. میانگین نتایج به دست آمده از تحلیل تاریخچه زمانی تحت اثر ده رکورد لرزه ای حوزه دور نشان می دهند، که تاثیر اندرکنش خاک و سازه در پاسخ سازه بلندمرتبه 20 طبقه نسبت به دو سازه ی دیگر قابل توجه تر است و منجر به افزایش 9 درصدی بیشینه ی میانگین نسبت دریفت و کاهش 99/6 درصدی میانگین برش پایه در این سازه نسبت به حالت بستر صلب می گردد. به علاوه، وجود سازه های بلندمرتبه و میان مرتبه همسایه، بیشینه ی میانگین نسبت دریفت سازه ی کوتاه مرتبه را در نزدیک ترین فاصله ی دو سازه به ترتیب 44/10 و 36/9 درصد و میانگین برش پایه در این سازه را به ترتیب 87/2 و 93/3 درصد نسبت به حالت بدون همسایگی افزایش می دهد.

    کلید واژگان: اندرکنش سازه و خاک (SSI), اندرکنش سازه - خاک - سازه (SSSI), روش زیرسازه, روش اجزاء محدود, قاب خمشی فولادی}
    Amirhosein Fatollahpour, Seyyed Asghar Arjmandi *, Ehsan Tafakori

    Unknown situations or factors in design of a structure such as underlying soil characteristics and presence of adjacent structures can affect the reliability, and consequently, the cost of the project. Therefore, the effects of soil-structure interaction as well as the simultaneous effects of this interaction in the presence of adjacent structures on the seismic response of 3, 9 and 20-story benchmark steel moment resisting frame structures are investigated, including six different adjacency cases of the structures in three different distances. The effect of soil-structure interaction is considered by using a hybrid method, in which the stiffness matrix of soil system is obtained through analysis of a two-dimensional model in Abaqus considering a plain strain condition. Then, the matrix is added to the nonlinear 2D model of the structure by using a set of pre-defined and a new developed element in OpenSEES. The results obtained from the time history analysis under ten far-field earthquake records show that the effect of soil-structure interaction on the response of a 20-storey high-rise structure is more significant than the other two structures and leads to a maximum increase of 9 percent in the maximum average drift ratio and decrease of 6.99 percent in the average base shear in this structure compared to fixed base. In addition, the presence of high-rise and mid-rise adjacent structures increase the maximum average drift ratio of low-rise structures by 10.44 and 9.36 percent and the average base shear in this structure by 2.87 and 3.93 percent, respectively.

    Keywords: soil-structure interaction (SSI), Structure – Soil – Structure Interaction (SSSI), Substructure Method, Finite Element Method (FEM), Steel Moment Resisting Frame}
  • احسان یورتچی، مجید قلهکی*، امید رضایی فر

    سیستم دیوار برشی فولادی همبند (C-SPSW) سیستمی نسبتا جدید می باشد که مطالعات محدودی در این زمینه در مراکز پژوهشی مختلف انجام گرفته است. این سیستم شکل پذیری و سختی بالایی دارد که همین دو مزیت باعث برتری این سیستم نسبت به سیستم های مقاوم در برابر بار جانبی شده است. هدف این مقاله، بررسی رفتار این سیستم تحت اثر خاک های تیپ 2و4 پی با لحاظ اثر اندرکنش خاک - سازه در سازه های 5 ،10 و 20 طبقه با طول تیر پیوند 25/1، 5/2 و 75/3 متر و طول دهانه 4/2، 2/3 و 8/4 متر دیوار برشی فولادی، تحت زلزله ی حوزه ی دور و نزدیک، است. در 216 تحلیل انجام شده نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییرمکان بام در سازه های 5، 10 و20 طبقه در خاک-های سخت (تیپ 2)، تحت رکوردهای دور و نزدیک با تغییرات ناچیز همراه است اما در خاک های نرم (تیپ 4) تحت رکوردهای دور و نزدیک با تغییرات زیادی همراه است . شتاب بام در خاک سخت نسبت به خاک نرم کاهش بیشتری داشته است .در این مقاله، نسبت برش پایه به وزن موثر سازه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که اندرکنش خاک-سازه بر روی برش پایه تاثیر گذار است. همچنین در مورد مودهای رفتاری تیر همبند و درجه همبندی دیوار برشی فولادی تحقیق صورت گرفت و نتایج نشان داد که درجه همبندی هم بستگی معناداری با نسبت های دوره تناوب سازه دارد و عملکرد جذب انرژی در تیرهای همبند کوتاه که در برش جاری می شوند، مناسب تر است.

    کلید واژگان: سیستم دیوار برشی فولادی همبند, اندرکنش خاک - سازه, رکورد حوزه دور, رکورد حوزه نزدیک, دریفت}
    Ehsan Yourtchi, Majid Gholhaki *, Omid Rezayfar

    Coupled steel plate shear wall (C-SPSW) is a relatively new system that has received less attention from research centers. This system benefits from a high ductility and stiffness, which are the two advantages that make this system superior to the other lateral load-resisting systems. This paper aims to study seismic response of the CSPSWs under near and far-field earthquakes, resting on soil types II and IV considering soil-structure interaction (SSI) effects using the 5, 10 and 15-storey frames in which length of link beams and frame bays is equal to 1.25, 2.5 and 3.75 as well as 2.4, 3.2 and 4.8m, respectively. Based on the analysis results, maximum roof displacement of the 5, 10 and 20-storet frames located on stiff soils (soil type II), does not experience remarkable changes under near and far-field earthquakes but to the contrary, in the case of soil type IV, changes are considerable. Roof acceleration of the structure located on stiff soil, is less than that of the structure on soft soil. In this paper, ratio of base shear to effective weight of the structure was taken into account and it was found that incorporation of SSI effects influences the base shear. Moreover, regarding behavioral modes of the coupling beam and coupling degree of the SPSW, the results indicated that this degree has a meaningful correlation with fundamental period of the structure and the short coupling beams that yield in shear, have a better performance.

    Keywords: Coupled Steel Plate Shear Wall (CSPSW), soil-structure interaction (SSI), Near-Filed Earthquake, Far-Field Earthquake, Drift}
  • محمدصادق بیرژندی*

    در سازه های واقعی علاوه بر پیچش در پلان، پدیده اندرکنش خاک و سازه نیز رخ می دهد که این دو پدیده در تحلیل ها به ندرت به صورت همزمان در نظر گرفته شده اند. در تحقیق حاضر، با استفاده از منحنی های شکنندگی، احتمال از بین رفتن قابلیت خدمت رسانی بی وقفه و ایمنی جانی در سازه نامتقارن در پلان با در نظر گرفتن اندرکنش خاک و سازه، تحت تحریک های نزدیک به گسل (دارای پالس) مورد ارزیابی قرار گرفته است. سازه مورد بررسی یک سازه هشت طبقه بتنی با سیستم باربر دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی است. یکی از نوآوری های این تحقیق، استفاده از شاخص کرنش فولاد و بتن (به جای استفاده از شاخص های رایج ماکرو، نظیر دریفت طبقات) برای تعیین حالت های حدی است که از دقت بیشتری برخوردار است. برای در نظر گرفتن اثرات پدیده اندرکنش، از روش زیر سازه استفاده شده است که مقادیر سختی و میرایی (توابع امپدانس) با استفاده از روش نیمه تحلیلی Novak (نرم افزار DYNA5) محاسبه شده است. مدل سازی غیرخطی سازه برای دست یابی به حل تاریخچه زمانی غیرخطی، با استفاده از نرم افزار Canny انجام شده است. برای استخراج منحنی های شکنندگی، از تحلیل های دینامیکی افزاینده استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که صرف نظر از پدیده اندرکنش خاک و سازه، در سطوح عملکرد خدمت رسانی بی وقفه و ایمنی جانی، در جهت اطمینان نیست. همچنین با افزایش خروج از مرکزیت، تاثیرات شرایط تکیه گاهی کاهش می یابد و از سوی دیگر با کاهش سرعت موج برشی خاک، تاثیرات خروج از مرکزیت کاهش می یابد و پاسخ سازه نامتقارن و متقارن به یکدیگر نزدیک می شود.

    کلید واژگان: سازه نامتقارن, اندرکنش خاک و سازه, ایمنی جانی, خدمت رسانی بی وقفه, زلزله نزدیک به گسل, منحنی شکنندگی}
    MohammadSadegh Birzhandi *

    In this study, the life safety and immediate occupancy of asymmetric-plan reinforced concrete dual structures under the simultaneous effect of torsion and soil-structure interaction in the near-fault pulse-like earthquakes were evaluated using a probabilistic framework. An 8-story R/C dual lateral load resistant building consisting of shear walls and moment-resisting frames was used. The sub-structure method was used to simulate the SSI effect. The impedance functions were calculated with the Novak semi-analytical method (DYNA5 software). The structure was modeled in the CANNY software considering the nonlinear behavior to perform the nonlinear time history analysis. All of the ground motion records were selected from the near-fault pulse-like records. Incremental dynamic analysis was employed to extract and fragility curves. To determine the life safety and immediate occupancy limit states, the strain of steel and concrete (as a micro index) were used rather than the usual macro indexes such as story drifts that lead to increase the accuracy of results. One of the most important of the conclusion is that neglecting the SSI effect in the life safety and immediate occupancy limit states for the plan-asymmetric structure is not in the safe side and lead to overestimation in the structural capacity. Also, an increase in the mass eccentricity leads to a decrease in the base conditions' importance and SSI effect. Another considerable observation is that an increase in the shear wave velocity of soil can lead to a decrease in the torsional response and the seismic response of asymmetric structure approaches to the symmetric one.

    Keywords: Plan-asymmetric structures, soil-structure interaction (SSI), Life safety, Immediate Occupancy, Near-fault pulse-like earthquakes}
  • S. Bakhshinezhad, M. Mohebbi*

    In this paper, a procedure has been introduced to the multi-objective optimal design of semi-active tuned mass dampers (SATMDs) with variable stiffness for nonlinear structures considering soil-structure interaction under multiple earthquakes. Three bi-objective optimization problems have been defined by considering the mean of maximum inter-story drift as safety criterion of structural components, absolute acceleration as the criterion of occupants’ convenience, and safety of non-structural acceleration sensitive components, as well as SATMD relative displacement as the cost criterion of the control device. The parameters of the weighting matrices of the instantaneous optimal control algorithm and the maximum and minimum level of variable stiffness of the semi-active device have been considered as design variables. An improved version of the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II), has been employed to solve the optimization problems and figure out the set of Pareto optimal solutions. SATMDs with different mass ratios have been designed for an eight-story shear type building with bilinear elasto-plastic stiffness model where the soil-structure interaction has been incorporated by Cone model with three degrees of freedom for the soil. Results show the capability and simplicity of the proposed procedure to design SATMDs considering multiple performance criteria. It is observed that this procedure can offer a wide range of optimal solutions throughout the Pareto front which can be chosen by the designer based on desired performance and application of the structure.

    Keywords: multi-objective optimization, non-dominated genetic algorithm version II (NSGA-II), semi-active tuned mass damper (SATMD), soil-structure interaction (SSI)}
  • Hamid Mortezaie, Freydoon Rezaie *
    Since the structure and foundation are built on soil, the soil is the major platform by which seismic vibrations are transmitted to the structure, and has noticeable effects on the response and behavior of structure during earthquakes. In this research, the recently introduced Performance-based plastic design (PBPD) and its modified Performance-based plastic design (MPBPD) method in which soil and structure interaction effect has been considered underwent the seismic evaluation. In order to do evaluation, a twenty-floor concrete structure with MPBPD method and conventional PBPD was designed and analyzed in accordance with the time history of the 22 far-field quake records. In this study, cone model is employed for modeling the soil and foundation. With a detailed three-dimensional finite element model of a twenty-story high-rise structure constructed and exploited in the OpenSees software, it is attempted to consider a more realistic behavior of the structure. The results of six related parameters with the maximum response of the structure demonstrate the efficiency and performance of the MPBPD method for the purpose of considering the SSI effect, compared with the conventional method of PBPD. The Results show that, in the MPBPD design method, maximum displacement, acceleration, inter-story drift and shear force dropped leading to a better distribution of energy in the structure compared to the PBPD method.
    Keywords: Performance-Based Plastic Design (PBPD), Reinforcement Concrete Structure, Seismic Energy Dissipated, Soil-Structure Interaction (SSI), Special Moment Frames}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال