Evaluation of story response in seismic prone building construction using high damping rubber bearing Translated title: Evaluación de la respuesta del piso en la construcción de edificios propensos a sismos con un cojinete de hule de alta amortiguación

Abstract

Abstract: Significantly growing construction in the earthquake vulnerable regions needs appropriate handling of seismic prone buildings. Insertion of high damping rubber bearing (HDRB) at the building base might be an attractive option for structural safety and economy. This study deals with incorporation of HDRB device in building base and focus on the change of structural behavior for its different categories. Structural responses of base isolated (BI) buildings under site- specific seismic excitation are analyzed. The superstructure of multistoried buildings is represented by a finite element (FE) model comprising multi-degree of freedom. The structural analyses involve the BI as well as fixed base (FB) buildings. The commercial finite element packages SAP 2000 has been used to determine the variation in structural responses performing static and dynamic analyses. Twenty prototype building frames are modelled considering four HDRB categories. The HDRB is found to make the buildings more flexible reducing the seismic responses. The increased natural period leads more importance of building flexibility effects and so the horizontal shift of superstructure increases. The story shear reduces significantly and eventually the reduced overturning moment indicates that the forces are highly overestimated if the bearing is not employed. The acceleration profile presents good agreement with the isolation strategy. Without bearing, story accelerations will be largely glorified. To lessen corresponding story shears and story accelerations HDRB can be chosen as per the specifications and necessities. Such HDRB isolated buildings can withstand rather high seismic tremors in a safe and efficient manner due to radical reduction of story responses and good structural flexibility.

Translated abstract

Resumen: Aumentar significativamente la construcción en las regiones vulnerables a los terremotos requiere una gestión adecuada de los edificios con una tendencia sísmica. La inserción de un cojinete de hule de alta amortiguación (HDRB) en la base del edificio podría ser una opción atractiva para la seguridad estructural y la economía. Este estudio se ocupa de la incorporación del dispositivo HDRB en la base de construcción y se centra en el cambio de comportamiento estructural para sus diferentes categorías. Se analizan las respuestas estructurales de los edificios de base aislada (BI) bajo excitación sísmica específica del sitio. La superestructura de los edificios de varias plantas está representada por un modelo de elementos finitos (FE) que comprende múltiples grados de libertad. Los análisis estructurales involucran tanto los edificios de BI como los de base fija (FB). Los paquetes de elementos finitos comerciales de SAP 2000 se han utilizado para determinar la variación en las respuestas estructurales mediante la realización de análisis estáticos y dinámicos. Veinte prototipos de marcos de edificio se modelan considerando cuatro categorías de HDRB. Se encuentra que el HDRB hace que los edificios sean más flexibles, reduciendo las respuestas sísmicas. El aumento del período natural le da más importancia a la flexibilidad del edificio y, por lo tanto, aumenta el desplazamiento horizontal de la superestructura. La cizalladura de la historia se reduce significativamente y, finalmente, el momento de vuelco reducido indica que las fuerzas están sobrestimadas en gran medida si no se utiliza el rodamiento. El perfil de aceleración presenta un buen acuerdo con la estrategia de aislamiento. Sin cojinete, las aceleraciones de piso serán ampliamente glorificadas. Para reducir las cizallas de piso y las aceleraciones de piso correspondientes, se puede elegir HDRB, según las especificaciones y necesidades. Tales edificios aislados por HDRB pueden resistir temblores sísmicos bastante altos de una manera segura y eficiente debido a la reducción radical de las respuestas del piso y una buena flexibilidad estructural.