Assessment of Damage Criteria and Input Excitation Characteristics Effect on Fragility Curve of Steel Structure

رضایی آژنگ, امید and محبی, دکتر محتشم and کارکن, مهندس رضا and شاکری, دکتر کاظم (2019) Assessment of Damage Criteria and Input Excitation Characteristics Effect on Fragility Curve of Steel Structure. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
New Microsoft Word Document.pdf

Download (2MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: The purpose of this study is investigating the the effect of various damage criteria and also inputs earthquakes on the fragility curve of steel structures. For this purpose, the effect of near-fault and far-fault earthquakes on the fragility curve of steel structures using Park-Ang and Drift criteria has been investigated. Research method: Damage of buildings in recent earthquakes has led to the need to assess the likelihood of damage and damage level to existing buildings against future earthquakes. There are several methods for this purpose, One of these methods is the fragility curves. The fragility curve expresses the probability of the structure destruction as a function of ground movement parameter. One of the methods for preparing fragility curve is the analytical method, which is performed by nonlinear dynamic analyzes under various accelerations. In this research, three steel frames, with three, nine, and twenty floors were used to draw fragility curve. The frames were modeled using Opensees. In order to investigate the effect of earthquakes on the fragility curve, two groups of earthquakes; near fault and far fault; are used. Each group includes 40 Accelerograms, which 20 are natural earthquakes records, and twenty synthetic Accelerograms produced by the “Seismo Artif” software. The analysis method used in the Thesis is the incremental dynamic analysis (IDA). For scaling Accelerograms in different intensities, the spectral acceleration of the first mode of each Accelerograms has been used. After time history analyzes, two criteria; Drift and Park-Ang; used to draw IDA diagrams. Finally, after extracting the required parameters, the fragility curves of the frames were drawn for both criteria. The curves were plotted in three performance level, immediate occupancy, life safety and collapse prevention. Findings: The analysis of the obtained graphs shows that the fragility curve of the structures is different for various earthquakes. In all three structures, for a specific spectral acceleration the probability of failure is greater in the near-fault earthquake. The difference of the curve at the immediate occupancy performance level is less than the other performance levels. The results show that the fragility curve of the examined frames in a specific spectral acceleration for the Dirft criteria shows less chance of failure than Park-Ang criteria. Conclusion: By reducing the structure distance to the earthquake-producing faults, the probability of damage of the structure increases. This could be due to the characteristics of the near faults earthquake. The higher height of these structures, the greater likelihood and extent of the damage. In assessing the behavior of these structures, Park- Ang criteria shows higher probability of damage than Drift criteria

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی اثر معیار خرابی و زلزله¬های ورودی در منحنی شکنندگی سازه¬های فلزی
Persian Abstract: هدف: هدف از این پژوهش بررسی تاثیر معیارهای خرابی مختلف و همچنین زلزله¬های ورودی برروی منحنی شکنندگی سازه¬های فلزی می¬باشد. برای این منظور به بررسی تاثیر زلزله¬های نزدیک گسل و دور از گسل برروی منحنی شکنندگی سازه¬های فلزی با استفاده از معیارهای پارک- انگ و دریفت پرداخته شده¬است. روش‌شناسی پژوهش: آسيبهای وارد به ساختمانها در زلزلههای اخير ضرورت ارزيابی احتمال خرابی و ميزان خسارت وارد به ساختمان¬های موجود را در برابر زلزلههای آينده مطرح ساخته است. ابزارهای مختلفی برای این منظور وجود دارد که یکی از آنها منحنی شکنندگی می¬باشد. منحنی شکنندگی نشان دهنده¬ی احتمال فراگذشت آسیب سازه از یک سطح آسیب مشخص برای چندین سطح خطر از جنبش¬های زمین می¬باشد. یکی از روش¬های تهیه منحنی شکنندگی روش تحلیلی می¬باشد که از طریق انجام تحلیل¬¬های دینامیکی غیرخطی تحت شتاب¬نگاشت¬های مختلف صورت می¬پذیرد. در این پژوهش سه قاب فلزی سه، نه و بیست طبقه برای رسم منحنی شکنندگی استفاده شده است. قاب¬ها با استفاده از نرم¬افزار اپنسیس مدل¬سازی شده¬اند. جهت بررسی تاثیر زلزله¬های ورودی بر روی منحنی شکنندگی از دو گروه زلزله نزدیک گسل و دور از گسل استفاده شده است. هر گروه شامل چهل شتاب¬نگاشت می¬باشد که بیست عدد از آنها شتاب¬نگاشت مربوط به زلزله¬های واقعی و بیست مورد شتاب¬نگاشت مصنوعی تولید شده با نرم¬افزار SeismoArtif می¬باشد. روش تحلیل مورد استفاده در پایان¬نامه تحلیل دینامیکی افزایشی (IDA) می¬باشد. جهت مقیاس شتاب¬نگاشت¬ها به شدت¬های مختلف از معیار شتاب طیفی مد اول هر شتاب¬نگاشت استفاده شده است. بعد از انجام تحلیل¬های تاریخچه زمانی، جهت رسم نمودارهای IDA از دو معیار دریفت و پارک¬- انگ استفاده شده است. در نهایت بعد از استخراج پارامترهای لازم، به رسم منحنی شکنندگی قاب¬ها تحت تاثیر زلزله¬های ورودی برای هر دو معیار اقدام شده است. منحنی¬ها در سه سطح عملکرد استفاده بدون وقفه، ایمنی جانی و درآستانه فروریزش رسم شده¬اند. یافته‌ها: بررسی نمودارهای بدست آمده نشان می¬دهد که منحنی شکنندگی سازه¬ها برای زلزله¬های ورودی مختلف متفاوت است. در هر سه سازه مورد بررسی احتمال شکست برای یک شتاب طیفی مشخص در زلزله¬ نزدیک گسل بیشتر است. میزان تفاوت منحنی¬ها در سطح عملکرد استفاده بدون وقفه کمتر از سطوح عملکردی دیگر می¬باشد. یافته¬ها نشان می¬دهد که منحنی شکنندگی قاب¬های مورد بررسی در یک شتاب طیفی معین برای معیار دریفت احتمال شکست کمتری نسبت به معیار پارک- انگ بدست می¬دهد. نتیجه‌گیری: با کاهش فاصله سازه از گسل¬های مولد زلزله، احتمال خسارت آن سازه افزایش می¬یابد. این امر می¬تواند به علت ویژگی¬های زلزله¬های نزدیک گسل باشد. هر چه که ارتفاع این سازه¬ها بیشتر باشد احتمال و میزان خسارت وارده بیشتر خواهد بود. در بررسی رفتار این سازه¬ها منحنی¬هایی که براساس معیار پارک- انگ می¬باشد احتمال خسارت بیشتری را نشان می¬دهد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
محبی, دکتر محتشمUNSPECIFIED
شاکری, دکتر کاظمUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
کارکن, مهندس رضاUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 09 Jul 2019 10:55
Last Modified: 09 Jul 2019 10:55
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7625

Actions (login required)

View Item View Item