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  58. 58. DRAFT IITK-GSDMA-EQ05-V4.0 Code & Commentary IS:1893 (Part 1) Page 58 IITK-GSDMA-EQ15-V3.0
  59. 59. DRAFT Code & Commentary IS:1893 (Part 1) CODE COMMENTARY Δ Total Horizontal Force (F) Total horizontal load Significant yield Figure C 8- Concept of Response Reduction Factor Response Acceleration Coefficient For very stiff structures (i.e., natural period for first mode < 0.1sec), ductility is not helpful in reducing the design force. Further, structures falling on the rising arm of the spectra (i.e., those with T<0.1s) will crack once they suffer violent shaking, and their fundamental period will increase leading to higher response. If structures are designed for the rising arm coefficient, they will sustain more lateral force once they crack, than the design force. Hence, codes tend to disallow the use of the rising part of the acceleration spectrum for very short period structures. The second paragraph of clause 6.4.2 in 2002 edition of the code attempted to ensure a minimum design force for stiff structures. However, there are difficulties with this restriction and hence, to address this issue, the graphs and the equations giving the values for response acceleration coefficient (Sa/g) have been modified in this revision of the code such that the rising part of Sa/g plot between zero and 0.1 sec cannot be used for the fundamental modes of vibration. Soil Effect Recorded earthquake motions show that response spectrum shape varies with the soil profile at the site (Figure C 9). This variation in ground motion characteristics for different sites is accounted for by providing different shapes of response spectrum for each of IITK-GSDMA-EQ05-V4.0 Page 59 IITK-GSDMA-EQ15-V3.0
  60. 60. DRAFT Code & Commentary IS:1893 (Part 1) CODE COMMENTARY the sites (Figure 9). The soil types I, II and III have been defined in Table 1 of the code. Figure C 9 – Recorded earthquake motions for different types of soil sites (From Geotechnical Earthquake Engineering by Kramer, 1996) Damping Factors The response spectrum value at zero period is equal to peak ground acceleration (see commentary of clause C3.11) regardless of damping. The design acceleration spectrum given in Figure 3 is for damping value of 5 percent of critical damping. Ordinates for other values of damping can be obtained by multiplying the value for 5 percent damping with the factors given in Table 3. Note that the acceleration spectrum ordinate at zero period equals peak ground acceleration regardless of the damping value. Hence, the multiplication should be done for T ≥ 0.1sec only. For T = 0, multiplication factor will be 1, and values for 0≤T<0.1sec should be interpolated accordingly. 6.4.3 – Where a number of modes are to be considered for dynamic analysis, the value of Ah as defined in 6.4.2 for each mode shall be determined using the natural period of vibration of that mode. 6.4.4 – C6.4.4 – For underground structures and foundations at depths of 30 m or below, the design horizontal acceleration spectrum value shall be taken as half the value obtained from 6.4.2. For structures and foundations placed between the ground level and 30 m depth, the design horizontal acceleration spectrum When seismic waves hit the ground surface, these are reflected back into the ground. The reflection mechanics is such that the amplitude of vibration at the free surface is much higher (almost double) than that under the ground. This clause allows the design spectrum to be one half in case the structure is at a depth of 30m or below. Linear IITK-GSDMA-EQ05-V4.0 Page 60 IITK-GSDMA-EQ15-V3.0
  61. 61. DRAFT Code & Commentary IS:1893 (Part 1) CODE COMMENTARY value shall be linearly interpolated between Ah and 0.5 Ah, where Ah is as specified in 6.4.2. interpolation is resorted to for structures with depths less than 30m. The words ‘underground structures and foundations’ have been mentioned in this clause because this clause is also applicable for calculation of seismic inertia force on foundation under the ground. One should bear in mind that in the case of a bridge or any above-ground structure with foundation going deeper than 30m, this clause can be used only to reduce the seismic inertia force due to mass of foundation under the ground and not for the calculation of inertia force of the superstructure. C6.4.5 – The design acceleration spectrum for vertical motions, when required, may be taken as two-thirds of the design horizontal acceleration spectrum specified in 6.4.2. Usually the vertical motion is weaker than the horizontal motion. On an average, peak vertical acceleration is one-half to two-thirds of the peak horizontal acceleration. While the 1984 edition of the code specified vertical coefficient as one-half of horizontal, in the 2002 edition peak vertical acceleration has been specified as two-thirds of the peak horizontal acceleration. 6.4.6 – C6.4.6 – Figure 2 3 shows the proposed 5 percent spectra for rocky and different soils sites and Table 3 gives the multiplying factors for obtaining spectral values for various other damping. Irrespective of the level of damping, a very stiff structure (whose T is close to zero) will not undergo any deformation relative to it base when shaken at its base. Thus, all spectra with different values of damping will start only from the PGA value. This is explained through Figure C 10 for the example case of Type II stiff soil site and 10% damping. Response Acceleration Coefficient (Sa/g) 6.4.5 – 3.0 2.5 2.0 1.5 5% damping 1.0 0.5 10% damping 0.0 0 1 2 3 4 Natural Period (s) Figure C 10 – Scaling for acceleration spectrum for damping other than 5 % IITK-GSDMA-EQ05-V4.0 Page 61 IITK-GSDMA-EQ15-V3.0
  62. 62. DRAFT Code & Commentary IS:1893 (Part 1) CODE Spectral COMMENTARY Figure 23 - Response spectra acceleration coefficient for 5 percent damping IITK-GSDMA-EQ05-V4.0 Page 62 IITK-GSDMA-EQ15-V3.0

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