بهبود رفتار لرزه‌ای‌قابهای خمشی فولادی به کمک میراگرهای ویسکوز و تعیین نیرویی میرایی مناسب آنها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

استاد قطب علمی مهندسی و مدیریت زیرساختهای عمرانی دانشکده عمران دانشگاه تهران

چکیده

سیستمهای اتلاف انرژی در سازه‌ها در چند دهه اخیر به طور گسترده برای کاهش نیروهای ناشی از زلزله و باد و همچنین کاهش جابجایی‌های ساختمانها در حد مجاز آیین‌نامه‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یک نوع از این مستهلک کننده­ها به عنوان سیستم‌های کنترل غیرفعال، میراگرهای ویسکوز می­باشند که مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته­اند. میراگرهای ویسکوز از یک پیستون روزنه­دار درون سیلندری که حاوی سیالی با غلظت زیاد می­باشد تشکیل شده­اند. استهلاک این میراگر از طریق هل دادن و عبور سیال چسبنده از سوراخهای پیستون انجام می­شود. این میراگرها بر دو نوع خطی و غیرخطی می­باشند که نوع کاربردی و معمول آن میراگرهای خطی با ضریب توانی سرعت یک می‌باشد. درعمل مقادیر مناسب نیروی میرایی این سازه­ها با توجه به روش شرح داده شده در  FEMA273تعیین شده و در سه حالت کنترل شده توسط تغییرمکان، سرعت و شتاب، بدست می­آیند.
در این تحقیق، به بررسی تأثیر افزودن میراگرهای ویسکوز برپاسخ لرزه­ای قابهای خمشی پرداخته شده است.برای این منظور سه قاب خمشی فولادی با 3 دهانه، و تعداد طبقات 1، 3 و6 و میراگرهایی ویسکوز با ضریب توانی 1، 8/0 و 6/0 انتخاب شده­اند. این سازه­ها تحت تحلیل­های تاریخچه زمانی غیرخطی با نرم افزار Opensees ناشی از سه شتاب نگاشت ال سنترو، کوبه و نرتریج قرار گرفته و پاسخ آنها شامل تغییرمکان، شتاب و برش پایه در حالت با و بدون میراگرهای ویسکوز با یکدیگر مقایسه شده است. در پایان با توجه به پاسخ آنها در سه حالت کنترل شده توسط تغییرمکان، سرعت وشتاب، نیروی میرایی مناسب آنها بر مبنای شتاب و برش پایه حداکثر بدست آمده از FEMA273 برای سازه 1 طبقه 7/94، 3 طبقه1/240 و سازه 6 طبقه 1/557 کیلونیوتن تعیین شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seismic Behavior Upgrade of Steel Moment FramesUsing Viscous Dampers and Determination of Their Proper Damping Forces

نویسندگان [English]

  • seyyed Mehdi Zahraei
  • Omid Mohammadi
چکیده [English]

Energy dissipation systems have been broadly used in structures during the recent decades in order to reduce earthquake and wind forces as well as reduction of structural lateral drifts within the code limits. Viscous damper is considered as one of the energy dissipation systems which are classified as velocity-dependent dampers among passive control systems and have been paid attention and their further detailed properties taken into account by many researchers. Viscous damper consists of a piston with some orifices inside the cylinder which contains highly viscous fluid. Energy dissipation of this damper is through pushing viscous fluid out of the orifices.
These are two types of these dampers: linear and nonlinear from which linear type with velocity power of one is more practical. The structural damping force is usually set according to the procedure described in FEMA273 and are optimized by three controlled modes of displacement, velocity and acceleration.
This study examines the effect of adding viscous dampers on seismic behavior of steel moment frames. For this purpose, three steel moment frames of 1, 3 and 6-story all in 3 bays, with viscous dampers having power factor of 1, 0.8 and 0.6 are selected. These sample structures are subjected to the nonlinear time history analysis under the El Centro, Kobe and Northridge earthquakes, and their response including displacement, acceleration and base shear is compared in two cases of with and without viscous dampers.
Finally, regarding nonlinear time history analysis results based on the structural behavior in three modes controlled by displacement, velocity and acceleration, proper damping forces are specified as 94.7, 240.1 and 557.1 kN respectively for one, three and six story structures based on maximum acceleration and base share obtained from FEMA273.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damping force
  • Viscous damper
  • Energy Dissipation
  • seismic behavior
  • Time-history analysis