Developing Fragility Curves for Structures Equiped with Mass Damper under Far Field and Near Field Earthquakes

Esbati, Saeid (2019) Developing Fragility Curves for Structures Equiped with Mass Damper under Far Field and Near Field Earthquakes. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
My Thesis-(Origin-Rev02)-A4 - 98-09-24-Final(eslah baraye tasviye).pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: Fragility evaluation of structures by using the fragility curves is the case study of many researchers which makes it possible to estimate the probability of structures failure. Tuned mass damper(TMD) is one of the structural passive control systems that is used in areas with high seismicity. Since the frequency characteristics of input records influence the fragility curves, this study evaluates the effects of input records characteristics on fragility curves through developing fragility curves for structures equipped with TMD under both near and far field earthquakes. Research method: In order to achieve this research objectives, three 3,9 and 20 story steel-moment-resisting frames have been modeled. by using OpenSees software and optimal TMDs with 5%, 10% and 15% mass ratios have been added to each structure. Four sets of earthquake records including two sets of near and far field natural records and two sets of near and far field artificial records were chosen which each set includes 20 records. All of the records have been scaled to the spectral acceleration in fundamental period for each structure and all of the frames subjected to the scaled recorsd. Then by using the incremental dynamic analysis(IDA), the response of structures have been determined to develop the fragility curves which the spectral acceleration at fundamental period and the maximum interstory drift were selected as the intensity and demand measures, respectively. Three performance levels of IO,LS and CP were selected to introduce the limit states. Subsequently, mean and standard deviation of intensity measures which is due to exceedance of limit state for each of level performance was calculated. Finally, by using the log -normal distribution the fragility curves have been developed for each of the structures under various sets of records. Findings: the result showed that tuned mass dampers works more effectively in IO performance level. Also, TMDs have no effective performance in high intensity of earthquakes and even in some cases its application has led to increase the probability of structure failure. Under the near field records the failure of structure has been increased than far field records and also tuned mass dampers have worked better under far field earthquakes in comparison with near field records. Conclusion: since uned mass dampers has effective performance only in a certain range of earthquake intensity level,hence in order to improve performance of TMDs, other passive control systems can be added to the structure.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تهیه منحنی شکنندگی برای سازه¬های مجهز به میراگر جرمی تحت اثر شتاب¬نگاشت¬های دورگسل و نزدیک گسل
Persian Abstract: هدف: ارزیابی شکنندگی سازه¬ها با استفاده از منحنی¬های شکنندگی موضوع مطالعاتی بسیاری از محققین است که امکان تخمین احتمالاتی خرابی سازه¬ها را میسر می¬سازد. میراگرهای جرمی تنظیم شده، یکی از سیستم¬های غیرفعال کنترل سازه است که در مناطقی با لرزه¬خیزی بالا، مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجاییکه رکوردهای ورودی می¬تواند در فرآیند تهیه منحنی¬های شکنندگی تأثیرگذار باشد، در این پژوهش با تهیه منحنی¬های شکنندگی برای سازه¬های مجهز به میراگر جرمی تنظیم شده تحت اثر شتاب¬نگاشت-های دورگسل و نزدیک¬گسل، اثربخشی رکوردهای ورودی بر منحنی¬های شکنندگی مورد بررسی قرار گرفته است. روش‌شناسی پژوهش: به منظور نیل به اهداف تحقیق، سه قاب خمشی 3،9 و 20 طبقه در محیط نرم¬افزار OpenSees مدلسازی شده و میراگرهای جرمی با درصدهای جرمی %5، %10 و %15 به سازه¬ها اضافه گردید. چهار دسته رکورد زلزله که شامل دو دسته رکورد مصنوعی نزدیک و دور گسل و دو دسته رکورد طبیعی نزدیک و دور گسل بوده که هر دسته شامل 20 رکورد می¬باشد، مطابق با خصوصیات ساختگاه سازه انتخاب گردید. تمامی رکوردها به شتاب طیفی پریود اصلی هر یک از سازه¬ها مقیاس شده و به تمامی سازه-های مورد مطالعه اعمال گردید. سپس با انجام تحلیل دینامیکی افزایشی، پاسـخ¬های هر یک از سازه¬ها بدست آمد. به منظور ترسیـم منحنی¬های شکنندگی،شاخـص¬های شدت و خرابی به ترتیب شتاب طیفی پریود اصلی سازه و حداکثر دریفت نسبی طبقات انتخاب گردید. و همچنین سه سطح عملکرد IO، LS و CP جهت تعریف حالات حدی انتخاب شد. در ادامه میانگین و انحراف معیار شاخص¬های شدتی که منجر به فراگذشت از حالات حدی هریک از سطوح عملکرد می¬شود، بدست آمده و در نهایت با استفاده از توزیع لوگ نرمال منحنی¬های شکنندگی برای هر یک از سازه¬ها تحت اثر مجموعه رکوردهای مورد مطالعه ترسیم گردید.¬ یافته‌ها: نتایج بدست آمده نشان می¬دهد، میراگرهای جرمی تنطیم شده در سطوح عملکرد IO نسبت به دیگر سطوح عملکرد، مؤثرتر عمل می¬کنند. همچنین میراگر جرمی در شدت¬های بالای زمین¬لرزه کارآیی قابل قبولی نداشته و حتی در برخی حالات منجر به افزایش احتمال خرابی سازه می¬شود. استفاده از رکوردهای نزدیک گسل بیشتر از رکوردهای دیگر منجر به خرابی سازه شده و عملکرد میراگرهای جرمی¬تنظیم شده تحت اثر شتاب¬نگاشت¬های دور گسل بهتر از رکوردهای دیگر می¬باشد. نتیجه‌گیری: از آنجایی که میراگرهای جرمی تنظیم شده فقط در محدوده¬ مشخصی از شدت زمین¬لرزه عملکرد مثبتی از خود نشان می¬دهد، می¬توان در جهت بهبود عملکرد این میراگرها، سیستم¬های کنترل غیر فعال دیگری به سازه اضافه نمود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Mohebbi, MohtashamUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Shahbazi, NaseraddinUNSPECIFIED
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: 26 Oct 2020 06:18
Last Modified: 26 Oct 2020 06:18
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/11830

Actions (login required)

View Item View Item