Оценка влияния взаимодействия грунтовых структур на сейсмический отклик зданий с железобетонным каркасом с использованием упрощенного метода
- Авторы: Тимилсина П.1, Гимире Ч.Р.1, Чаулагейн Х.1
-
Учреждения:
- Университет Покхары
- Выпуск: Том 19, № 6 (2023)
- Страницы: 560-576
- Раздел: Расчет и проектирование строительных конструкций
- URL: https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/37678
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2023-19-6-560-576
- EDN: https://elibrary.ru/IWLXPA
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Основывается на рассмотрении фундамента как неподвижно закрепленного. Для исследования были выбраны здания средней этажности, высота которых варьируется от 3 до 10 этажей. Проведен анализ взаимодействия между сейсмическим откликом зданий с радиоуправляемым каркасом и структурой грунта для различных типов грунтов. Для изучения линейных откликов конструкций разработана модель в программном обеспечении FEM SAP2000. Грунт под землей был смоделирован с использованием прямого метода, где грунт рассматривается как твердый элемент. Глубина залегания грунта считалась равной 30 м, и для предотвращения отражения сейсмических волн в грунтовой среде вдоль эффективных горизонтальных границ грунта были применены вязкие пружинные амортизаторы. Были изучены такие переменные сейсмического отклика, как максимальное боковое отклонение, смещение между этажами и основные периоды времени. SSI увеличил поперечный прогиб, смещение между этажами и временной промежуток конструкции, повысив уровень эксплуатационных характеристик с уровня безопасности жизнедеятельности до уровня, близкого к обрушению. Основной период первого режима был увеличен на 23 % для очень мягкого грунта. Максимальное боковое отклонение 10-этажного здания для очень мягкого грунта было увеличено до 282 % для Кобе, а уровень производительности был изменен с уровня безопасности для жизни (1,5 %) на уровень обрушения для всех рассмотренных моделей для грунта типа D . Уровень эксплуатационных характеристик конструкции был проверен с учетом различных типов грунта на разной высоте этажа, и, наконец, был предложен упрощенный метод для учета эффектов SSI в конструкциях с фиксированным основанием.
Об авторах
Пракаш Тимилсина
Университет Покхары
Email: prakashtimilsina108@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-5512-766X
магистр, инженер-проектировщик инженерной школы
Покхара, Федеративная Демократическая Республика НепалЧхаби Радж Гимире
Университет Покхары
Email: chhabiusc@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-3626-7424
доцент инженерной школы
Покхара, Федеративная Демократическая Республика НепалХемчандра Чаулагейн
Университет Покхары
Автор, ответственный за переписку.
Email: hchaulagain@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9483-5652
Ph.D., доцент инженерной школы
Покхара, Федеративная Демократическая Республика НепалСписок литературы
- Dizhur D., Dhakal R.P., Bothara J., Ingham J.M. Building typologies and failure modes observed in the 2015 Gorkha (Nepal) earthquake. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering. 2016;49:211-232.
- Tabatabaiefar H.R., Fatahi B., Samali B. Seismic behavior of building frames considering dynamic soil-structure interaction. International Journal Of Geomechanics. 2013;3(4):409-420. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000231
- Stewart J.P., Seed R.B., Fenves G.L. Seismic soil-structure interaction in buildings. I: Analytical methods. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 1999;125(1):26-37. https://doi.org/10.1061/(asce)1090-0241(1999)125:1(26)
- Tabatabaiefar H.R., Clifton T. Significance of considering soil-structure interaction effects on seismic design of unbraced building frames on soft soils. Australian Geomechanics. 2016;51(1):55-64.
- Tabatabaiefar S.H.R. Determining seismic response of mid-rise building frames considering dynamic soil-structure interaction. Phd Thesis University of Technology Sydney (UTS). Sydney, 2012.
- Ganainy H.E., Naggar M.E. Seismic performance of three-dimensional frame structures with underground stories. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2009;29(9):1249-1261. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2009.02.003
- Wolf J.P. Soil-structure-interaction analysis in time domain. Nuclear Engineering and Design.1987;111;(3):381 https://doi.org/10.1016/0029-5493(89)90249-5
- Wolf J.P. Dynamic soil-structure interaction. Prentice Hall Publ.; 1985.
- Veletsos A.S., Meek J.W. Dynamic behaviour of building-foundation systems. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1974;3:121-138. https://doi.org/10.1002/eqe.4290030203
- Asli S.J., Saffari H., Zahedi M.J., Saadatinezhad M. Comparing the performance of substructure and direct methods to estimate the effect of SSI on seismic response of mid-rise structures. International Journal of Geotechnical Engineering. 2019;15(1):81-94. https://doi.org/10.1080/19386362.2019.1597560
- Bohora P., Ghimire S. Analysis of Shallow Seismic Waves to determine geo-technical characterization of major earthquake affected sites of Kathmandu valley. Proceedings of IOE Graduate Conference. 2015:63-68.
- Gaha T.B., Bhusal B., Paudel S., Saru S. Investigation of ground response analysis for Kathmandu valley: a case study of Gorkha earthquake. Arabian Journal of Geosciences. 2022;15:1354. https://doi.org/10.1007/s12517-022-10597-2
- Raheem S.E.A., Ahmed M.M., Alazrak T.M.A. Evaluation of soil-foundation-structure interaction effects on seismic response demands of multi-story MRF buildings on raft foundations. International Journal of Advanced Structural Engineering. 2015;7:11-30. https://doi.org/10.1007/s40091-014-0078-x
- Ghosh W.S. Dynamic stress analysis of axisymmetric structures under arbitrary loading. University of California, 1971.
- Ouanani M., Tiliouine B. Effects of foundation soil stiffness on the 3-D modal characteristics and seismic response of a highway bridge. KSCE Journel of Civil Engineering. 2015;19:1009-1023. https://doi.org/10.1007/s12205-013-0435-5
- Jeremic B., Jie G., Preisig M., Tafazzoli N. Time domain simulation of soil-foundation-structure interaction in non-uniform soils. Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 2009;38(5):699-718. https://doi.org/10.1002/eqe.896
- Jingbo L., Yixin D., Xiuli D., Zhenyu W., Jun W. 3D viscous-spring artificial boundary in time domain. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2006;5:93-102. https://doi.org/10.1007/s11803-006-0585-2
- Hokmabadi A.S., Fatahi B. Influence of foundation type on seismic performance of buildings considering soil-structure interaction. International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2016; 16(08):1550043-(1-29). https://doi.org/10.1142/S0219455415500431
- Rayhani M.H.T., Asce S.M., El Naggar M.H. Numerical modeling of seismic response of rigid foundation on soft soil. International Journal of Geomechanics. 2008;8(6). https://doi.org/10.1061/(ASCE)1532-3641(2008)8:6(336)
- Algreane G.A., Osman S.A., Karim O., Kasa A. Behavior of elevated concrete water tank subjected to artificial ground motion. Electron J. Geotech Eng. EJGE. 2011;16:387-406.
- Zhang X., Far H. Seismic behaviour of high-rise frame-core tube structures considering dynamic soil-structure interaction. Bulletin of Earthquake Engineering. 2022;20(1):5073-5105. https://doi.org/10.1007/s10518-022-01398-9
- Gazetas G., Mylonakis G. Seismic Soil-Structure Interaction: New Evidence and Emerging Issues. Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics III. 1998;2(75):1119-1174.
- Samali B., Fatahi B., Tabatabaiefar H.R. Seismic behaviour of concrete moment resisting buildings on soft soil considering soil-structure interaction. Incorporating Sustainable Practice in Mechanics of Structures and Materials: Proceedings of the 21St Australian Conference on the Mechanics of Structures and Materials, Held in Melbourne, Australia, 7-10 December 2010. 2011:407-412. 10.1201/b10571-72' target='_blank'>https://doi.org/doi: 10.1201/b10571-72