تأثیر میراگر آلیاژ حافظه‌ای هوشمند در استهلاک انرژی و کاهش دامنه ارتعاش قابهای فولادی چند طبقه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

عضو هیأت علمی تمام وقت دانشگاه آزاد اسلامی واحد آیت الله آملی

چکیده

در سال­های اخیر ایده­ی استفاده از مصالح با دوام، دارای قابلیت جذب انرژی و شکل پذیری بالا در مهندسی سازه پر رنگ­تر شده است. از جمله­ی این نوع مصالح آلیاژهای حافظه­دار شکلی هستند که در شرایط مختلف از خود خواص فیزیکی از پیش تعریف شده­ای نشان می­دهند. این مواد تحت سیکل­های بارگذاری و باربرداری حتی پس از گذشتن از ناحیه­ی تسلیم از خود کرنش پسماند ناچیزی نشان می­دهند و در واقع در سازه نیروهای بازسازی کننده­ای ایجاد می­کنند. در مطالعه­ی حاضر به بررسی تأثیر آلیاژهای حافظه­دار شکلی در استهلاک انرژی و کاهش دامنه ارتعاش قاب فولادی چند طبقه پرداخته می­شود و برای انجام این کار از میلگردهای آلیاژ حافظه­دار شکلی در وسط المان قطری مهاربند استفاده شده است. نرم‌افزار مورد استفاده در این پژوهش نرم افزار ABAQUS می­باشد. جهت اعتبارسنجی مدل­ها، در ابتدا قاب دو طبقه مهاربندی مجهز به آلیاژ حافظه­دار شکلی که در مطالعات آزمایشگاهی هان و همکاران در سال 2003 استفاده شده بود، در نرم افزار، مدل سازی و تحلیل شد. نتایج تطابق قابل قبول پاسخ­های بدست آمده از دو روش آزمایشگاهی و تحلیلی را نشان می­دهد. جهت بررسی تأثیر ارتفاع برعملکرد لرزه­ای سازه­های مجهز به این نوع از میراگرها، ساختمان­های مورد مطالعه به 3 و12 طبقه افزایش یافت و روی مدل­ها، تحلیل­های رفت و برگشتی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت شتاب نگاشت زلزله طبس انجام گرفت. نتایج بررسی­ها نشان می­دهد استفاده از این نوع میراگرها باعث تسریع در استهلاک انرژی و کاهش چشمگیر در دامنه ارتعاش و برش پایه می­شود بطوریکه در حضورآلیاژ حافظه دار شکلی در ساختمان 3 طبقه، قابلیت جذب واستهلاک انرژی سیستم سازه­ای 5/2 برابر و سختی اولیه سیستم سازه­ای 2 برابر حالت اولیه می­باشد. همچنین با افزایش ارتفاع، اثر بخشی آن در کنترل پاسخ لرزه­ای سازه بین 10 تا 15 درصد کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of SMA Damper on Energy Dissipation and Eduction of Vibration Amplitude of Multi-Story Steel Frames

نویسندگان [English]

  • Ali Seyedkazemi
  • milad esmaeili
  • saman eftekhar ardabili
  • morteza hoseinali beygi
Lecturer, Department of Civil Engineering, Ayatollah Amoli Branch, Islamic Azad University, Amol, Iran
چکیده [English]

In recent years, the idea of ​​using durable materials which are capable of absorbing energy and have high ductility are highlighted in structural engineering. One example of these materials is shape memory alloys which show predefined physical properties in different conditions. These materials show little residual strain under loading and unloading cycles even when passing through the yield area. In fact, they create regenerative forces in structures. In this study, the effect of shape memory alloys on energy dissipation and reducing vibration amplitude of multi-story steel frame is investigated. For the present purpose, shape memory alloy rebars are used in the middle of the diagonal elements of braces. ABAQUS software is used in the present study. To validate models, first, two-story braced frame with shape memory alloy used in the laboratory studies of Han et al (2003) is modeled and analyzed in the software. The results obtained by the two laboratory and analytical methods are in acceptable agreement. To investigate the effect of height on the seismic performance of the buildings equipped with this type of dampers, 3- and 12-story buildings were considered and reciprocating nonlinear analysis and nonlinear dynamic time history analysis using Tabas accelerogram were performed. Results show that using this type of dampers cause quick energy dissipation and a significant reduction in the vibration amplitude and base shear so that the existence of shape memory alloy in 3-story building makes the ability of the structural system in dissipating energy and the initial stiffness of the system increase 2.5 and 2 times respectively. Moreover, with an increase in height, its effectiveness in controlling the seismic response of structure is reduced between 10-15 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • shape memory alloy (SMA)
  • nonlinear time history analysis
  • Energy Dissipation
  • ductility