Оценка влияния взаимодействия грунтовых структур на сейсмический отклик зданий с железобетонным каркасом с использованием упрощенного метода

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 Непал

Чхаби Радж Гимире

Университет Покхары

Email: chhabiusc@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-3626-7424

доцент инженерной школы

Покхара, Федеративная Демократическая Республика Непал

Хемчандра 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 Непал

Список литературы

  1. 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.
  2. 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
  3. 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)
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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
  7. 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
  8. Wolf J.P. Dynamic soil-structure interaction. Prentice Hall Publ.; 1985.
  9. 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
  10. 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
  11. 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.
  12. 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
  13. 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
  14. Ghosh W.S. Dynamic stress analysis of axisymmetric structures under arbitrary loading. University of California, 1971.
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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)
  20. 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.
  21. 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
  22. 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.
  23. 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

© Тимилсина П., Гимире Ч.Р., Чаулагейн Х., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах