پ۲۷۸۵۹
per
ارزیابی اح‍ت‍م‍الات‍ی عملکرد قاب‌های خمشی فولادی مجهز به میراگرهای الحاقی بر اساس هزینه دوره عمر
امیر شیرخانی
فنی و مهندسی عمران
۱۴۰۱۱
۱۸۰ص.
سی دی
دکتری
عمران سازه
۱۴۰۱/۰۴/۱۲
زلزله یکی از حوادث طبیعی بوده که هرساله باعث به وجود آمدن خسارات جانی و مالی فراوانی می‌شود و آسیب‌های فراوانی را به اماکن و شریان‌های حیاتی وارد می‌سازد. ازاین‌رو اخیراً سعی می‌شود که عملکرد مورد انتظار سازه‌ها تحت خطرات لرزه‌ای به‌صورت معیارهای اقتصادی و اجتماعی بیان شوند. در بسیاری از آیین‌نامه‌های طراحی، معمولاً سازه‌ای با هزینه اولیه کمتر ترجیح داده می‌شود و هزینه دوره عمر سازه مدنظر قرار نمی‌گیرد. ازاین‌رو یکی از اهداف این رساله، بررسی اثربخشی میراگرهای بهینه طراحی‌شده بر میزان هزینه دوره عمر سازه طراحی‌شده بر اساس آیین‌نامه، احتمال سالیانه فروریزش و میزان تلفات جانی ناشی از زلزله می‌باشد. میراگرهای الحاقی مورد بررسی در این رساله میراگرهای اصطکاکی دورانی (RFD)و میراگرهای ویسکوز (VD) می‌باشد. لنگر اصطکاکی بهینه میراگرهای اصطکاکی دورانی یک پارامتر کلیدی در طراحی این میراگرهاست. در این رساله یک روش کاربردی برای دستیابی به لنگر اصطکاکی بهینه این میراگرها در سازه‌های چند طبقه در سطوح خطر لرزه‌ای متعدد پیشنهاد شده است. روش زمان دوام (ET) به‌عنوان یک ابزار تحلیلی به علت قابلیتش در کاهش مقدار تحلیل‌های مورد نیاز و فراهم‌سازی تخمین خوبی از پاسخ‌های سازه در سطوح خطر مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در گام بعدی بر اساس نتایج حاصل‌شده، روابطی برای تعیین لنگر اصطکاکی بهینه این میراگرها برحسب وزن کل سازه پیشنهاد شده است. در این رساله همچنین هزینه دوره عمر یک سازه ضعیف مجهز به میراگرهای اصطکاکی دورانی بهینه طراحی‌شده با هزینه دوره عمر سازه استاندارد با و بدون میراگر مقایسه شده است. برای این هدف، یک ارزیابی جامع عملکرد با احتساب عدم قطعیتها روی سازه‌ها در چارچوب FEMA P-58 انجام شده است. در این قسمت روشET در این چهارچوب به‌عنوان روش ارزیابی پاسخ استفاده شده و هزینه‌های خرابی مورد انتظار، میزان تلفات جانی و احتمال فروریزش سازه توسط روش مونت‌کارلو تخمین زده شده است. ضمناً جهت صحت سنجی نتایج زمان دوام، مقایسه‌ای با نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با استفاده از مجموعه رکوردهای واقعی زلزله انجام شده است. یک تحلیل هزینه - سود نیز برای برآورد مدت‌زمان بازگشت هزینه تجهیز سازه با میراگرهای اصطکاکی دورانی انجام شده است. همچنین در تحقیقی جداگانه، توزیع بهینه میراگرهای ویسکوز در طبقات یک سازه ضعیف با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) و با هدف ارضای حدود آیین‌نامه بهسازی لرزه‌ای ASCE/SEI-41 و بهبود عملکرد سازه و با به‌کارگیری نسل جدید توابع شتاب زمان دوام که سازگار با انرژی هیسترتیک تولید شده‌اند، مورد بررسی قرارگرفته است. ضمناً جهت بررسی صحت نتایج حاصل از توابع شتاب نسل جدید زمان دوام، مقایسه‌ای بین مقادیر انرژی ورودی به سازه و انرژی اتلاف شده توسط میراگرهای ویسکوز حاصل از این روش و تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی انجام شده است.
Earthquake is one of the natural disasters that causes a lot of human and financial losses every year and causes a lot of damage to vital places and arteries. Therefore, recently, it has been tried to express the expected performance of structures under seismic hazards in terms of economic and social criteria. In many design codes, a structure with a lower initial cost is usually preferred and the life cycle cost of the structure is not considered. Therefore, one of the objectives of this dissertation is to investigate the effectiveness of optimally designed dampers on the life cycle cost of the structure designed based on the codes, the annualized probability of the collapse , and the number of fatalities due to the earthquake. The additional dampers studied in this paper are Rotational Friction Dampers (RFD) and Viscous Dampers (VD). The optimal frictional moment of the RFDs is a key parameter in the design of these dampers. In this dissertation, a practical method is proposed to obtain the optimal frictional moment of these dampers in multi-story structures at multiple seismic hazard levels. The endurance method (ET) is used as an analytical tool due to its ability to reduce the amount of analysis required and provide a good estimate of structural responses at different hazard levels. In the next step, based on the obtained results, relationships are proposed to determine the optimal frictional moment of these dampers in terms of the total weight of the structure. In this dissertation, the life cycle cost of a weak structure equipped with optimally designed RFDs is also compared with the life cycle cost of a standard structure with and without the dampers. To this end, a comprehensive performance assessment taking into account the uncertainties on the structures is carried out in the framework of FEMA P-58. In this part, the ET method is used in this framework as a response evaluation method, and the expected damage costs, the number of fatalities, and the probability of the collapse of the structure are estimated by the Monte Carlo procedure. In addition, in order to validate the ET results, a comparison with the results of nonlinear time history analysis (THA) is done using a set of real earthquake records. A cost-benefit analysis is performed to determine the investment payback period for the additional cost of the rotational friction damping systems. Also in a separate study, the optimal distribution of VDs in the stories of a weak structure using the genetic algorithm (GA) with the aim of satisfying the limits of ASCE/SEI-41 seismic rehabilitation standard, improving the performance of the structure, and by employing a new generation of ET acceleration functions that are compatible with hysterical energy is investigated. In addition, to evaluate the accuracy of the results obtained from the new generation of ET acceleration functions, the amount of input energy to the structure and the energy dissipated by VDs, resulting from this method and THA are compared.
Probabilistic Performance Assessment of steel moment frames equipped with additional dampers based on life cycle cost
شیرخانی،
امیر
تهیه کننده
فرهمند آذر،
چرختاب بسیم،
بهمن
محمد
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
