Eq steel design chiengrai sutat

1. การออกแบบอาคารโครงสร้างเหล็กต้านทาน
แผ่นดินไหว และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
รศ.ดร. สุทัศน์ ลีลาทวีวัฒน์
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

2.  กำลังและควำมเหนียวที่สูง ก่อร้ำงได้รวดเร็ว
 สำมำรถซ่อมแซมได้รวดเร็ว (Resilience)
“The ability of social units to mitigate risk and contain
the effects of disasters, and carry out recovery
activities in ways that minimize social disruption while
also minimizing the effects of future disasters.”
Why Steel EBF?

3. 2014 M6.3 Mae Lao Earthquake

4. Source: www.manager.co.th/science

5. Christchurch (M6.3)

6. Kobe Earthquake M7.2
Death > 6,000

7. Ground
Acceleration
Building:
Mass = m
Building
Acceleration
F = ma
Earthquake Forces
on Buildings:
Inertia Force Due to
Accelerating Mass

8. แรงแผ่นดินไหว
Lateral Load Resisting Frame

10. Peak Ground Acceleration with 2 %
Probability of Exceedance in 50 years
Peak Ground Acceleration with 10 %
Probability of Exceedance in 50 years

15. กฎกระทรวง (UBC 1976-1985)

16. มาตรฐาน มยผ
การออกแบบอาคารต้านทานแรงแผ่นดินไหว
 แผนที่เสียงภัย
 วิธีคานวณออกแบบ
 กาหนดมาตรฐานอ้างอิง ด้านการให้
รายละเอียด
 มีความทันสมัย

17.  แรงในการออกแบบกาหนด
โดยใช้ สเปกตรัม
ผลตอบสนองสาหรับการ
ออกแบบ (Design Response
Spectrum)

18. Design Spectrum for Chieng Mai
Soil Type: D
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
T (sec)
Sa(g)
มยผ (1302)

19. ผลกระทบกับอาคาร
แรง
แผ่นดิน
ไหว
การเสียรูป
V
แรงที่เกิดจากแผ่นดินไหว
ขึ้นกับความรุนแรงของ
แผ่นดินไหว ลักษณะของชั้น
ดิน และคาบการสั่นตาม
ธรรมชาติ
คาบการสั่นตามธรรมชาติ
ขึ้นกับ ความแข็ง (Stiffness)
และ มวล (Mass) ของ
โครงสร้าง

24. Design Spectrum for Chieng Mai
Soil Type: D
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
T (sec)
Sa(g)
มยผ (1302)
Design Response Spectrum
EQ Force and Natural Period
WSV a
aS
T

25. 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Sa(g)
T (sec)
Design Spectrum for Chieng Mai
Soil Type: D
T = 0.02H
V/W
V =0.35W
V =0.6W
V =0.6W

26. Fundamental Period

27. ผลกระทบกับอาคาร

28. Periods of translational modes and number of stories
Bangkok Buildings
T = 0.063 N
ข ้อมูล: รศ.ดร นคร ภู่วโรดม Thamasart University
T = 0.063N
1
st
Mode
T = 0.02N
2
nd
Mode
0
1
2
3
4
5
0 10 20 30 40 50 60
Number of Stories N
Period(sec)

29. การคานวณค่าคาบการสั่น ตามมาตรฐาน มยผ

30. Magnitude of EQ Forces
Return Period of Design Earthquake in International
Standards
มาตรฐาน มยผ1302 ใช้คาบการเกิด 2475 ปีและลดทอนให้เทียบเคียงกับ 475 ปี

31. แรงสาหรับการออกแบบ
การออกแบบอาคารจะยอมให้อาคาร เกิดการเสียรูปเกินพิกัดยืดหยุ่น
เมื่อเกิดแผ่นดินไหวระดับที่ออกแบบไว้และจะอาศัยความสามารถใน
การสลายพลังงานของโครงสร้างในช่วงอินอีลาสติก
Deformation
Force
Collapse
OPEN OPEN
Life Safety
Immediate
Occupancy
Elastic

32. ตัวประกอบหลักสาหรับการออกแบบ
 ตัวประกอบปรับผลตอบสนอง Response Modification
Factor (R)
 ตัวประกอบขยายค่าการโก่งตัว Displacement Amplification
Factor (Cd)
 ตัวประกอบกาลังส่วนเกิน Overstrength Factor (Ωo)

33. แรงสาหรับการออกแบบ
โครงสร้างต้องมีความเหนียวสามารถรองรับการเสียรูปได้สูง
Ve=SaW

34. STRENGTH
W
R
ITS
V a 

)(
Design
Base Shear
Response
Modification
Factor
Spectral
Acceleration
Importance
Factor

36. แรงสาหรับการออกแบบ

37. แรงสาหรับการออกแบบ

38. แรงสาหรับการออกแบบ

39. http://www2.ce.kmutt.ac.th/trf-learning/

40.  เลือกใช้ระบบโครงสร้างและจัดวางรูปร่างรูปทรงให้เหมาะสม
 กาลังและความแข็งและการกระจายกาลังและความแข็งตามองค์
อาคารต่างที่เหมาะสม (Adequate Strength/Stiffness and Proper
Strength/Stiffness Distribution)
 กาหนดจุดเกิด Yielding (Structural Fuse) และให้รายละเอียดเป็น
พิเศษ
 ส่วนที่อยู่นอก Structural Fuse กาหนดให้มีความแข็งแรงกว่าส่วน
ที่เกิด Yielding
การออกแบบอาคารต้านทานแผ่นดินไหวที่ดีมีองค์ประกอบหลักคือ

41. CONFIGURATION

54. Design Concept
(Steel Structure)
กาหนดจุด Yielding
ออกแบบ
Non-Yielding Member
ด้วย Capacity Design Concept
Strength Design
ให้รายละเอียดเพื่อความเหนียว (Ductile Detailing)

55. Available for Download

58. ตัวประกอบสาหรับการออกแบบอาคารโครงสร้างเหล็กในบริเวณแผ่นดินไหว
ปานกลาง

59. โครงต ้านแรงดัด
(Moment Resisting Frame)

60. Moment Frames for Moderate to High Seismicity
 Ordinary MRF (R=3.5)
 Intermediate MRF (R =4.5)
 Special MRF (R=8)

61. Source: AISC
Fracture at Welded Joint

62. Source: AISC
Fracture at Welded Joint

63. Connection Design
Requirements for
Intermediate and
Special Moment
Resisting Frame
(www.aisc.org)

64. Seismic Moment Resisting Frames Welding
Requirement
• Required minimum toughness for weld metal:
– Required CVN for all welds in SLRS:
20 ft.-lbs at 00 F (27J at -18 Celsius)
– Required CVN for Demand Critical welds:
20 ft.-lbs at -200 F and 40 ft.-lbs at 700 F
(54 J at 29 C)

65. http://www.hardiepolymers.com
Charpy V-Notch Test

66. Courtesy of ISIT

67. Toughness of Common Weld Electrodes in Thailand

68. Reduced Beam
Section

69. Connection at   0.03 radian......
Source: AISC

70. Examples of RBS Connections.....
Source: AISC

71. Welded
Unreinforced
Flange - Bolted
Web

72. Welded
Unreinforced
Flange - Welded
Web

73. Free Flange
Connection

74. Member
Compactness
Requirement

75. Member
Compactness
Requirement

77. STEEL CONCENTRIC BRACE FRAMES
Single Diagonal Inverted V- Bracing V- Bracing
X- Bracing Two Story X- Bracing Source: AISC
 Ordinary CBF (R=3.5)
 Special CBF (R=6)

78. Inelastic Response of CBFs under Earthquake Loading
Tension Brace: Yields
(ductile)
Compression Brace: Buckles
(nonductile)
Columns and beams: remain essentially elastic
• Compactness of Bracing Members
• Brace Slenderness
• Brace-to-Gusset Connection
• Unbalanced Load due to Bracing Forces

80. Source: AISC

81. Buckling perpendicular
to gusset plate
Line of rotation ("fold
line") when the brace
buckles out-of-plane
(thin direction of plate)
To accommodate brace end rotation: provide "fold line"
Source: AISC

82. STEEL ECCENTRICALLY BRACED FRAMES
EBF (R = 8)

83. Source: AISC
• Shear Link Rotation
• Link Stiffener
• Axial-Bending Interaction in Braces

84. Source: AISC

85.  Steel EBF Offers Excellent Stiffness and
Ductility
 In the Event of Extreme Loading Beyond the
Design Level, Steel Structures can be
Repaired More Quickly
Why Steel EBF?

86. Steel Moment Resisting
No Obstruction in the
Bays
High Ductility
High Redundancy
Flexible

88. e Link
Source: AISC
Eccentrically Braced Frame

91. Source: AISC
Eccentrically Braced Frame

92. W
R
ITS
V a 

)(
Design
Base Shear
Response
Modification
Factor
Spectral
Acceleration
Importance
Factor
Seismic Design Per Thai Standard (DPW1302)
R = 8 For EBF
V

93. The distribution of
lateral forces is based
on elastic first mode

94. Source: AISC
• Shear Link Rotation Less Than 0.08 (For
Short Link)
• Link Stiffener
• Axial-Bending Interaction in Braces

95. Source: Chao (2005)

96. Source: AISC Seismic Provisions 2010
In EBF, shear yielding
is preferred

97. Source: AISC Seismic Provisions 2010

106. DESIGN OF NON-YIELDING MEMBER
(CAPACITY DESIGN CONCEPT)

107. Designed with Overstrength to Remain Elastic o = 2

108. W
R
ITS
V a 

)(
Design
Base Shear
Response
Modification
Factor
Spectral
Acceleration
Importance
Factor
Seismic Design Per Thai Standard (DPW1302)
R = 8 For EBF
V

109. Expected Displacement
(Target Displacement)
Pushover Analysis
Shear Link
Modeled with
Overstregth

112. ROCKING/SELF-CENTERING

113. ROCKING/SELF-CENTERING

114.  เลือกใช้ระบบโครงสร้างและจัดวางรูปร่างรูปทรงให้เหมาะสม
 ทาให้อาคารมีความเหนียว
 กาหนดจุดเกิด Yielding (Structural Fuse) และให้รายละเอียดเป็น
พิเศษ
 ส่วนที่อยู่นอก Structural Fuse กาหนดให้มีความแข็งแรงกว่าส่วน
ที่เกิด Yielding
สรุป

115. ขอบคุณ