بررسی تاثیر مقدار اصطکاک بین هسته فلزی و بتن محصورکننده در عملکرد لرزه ای مهاربندهای کمانش ناپذیر

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار/دانشگاه شهید بهشتی

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه/ دانشگاه آزاد اسلامی قزوین

3 دانشجوی دکتری مهندسی زلزله/ دانشگاه شهید بهشتی

10.22065/jsce.2017.67341.1002

چکیده

سازه‌هایی با مهاربندهای کمانش ناپذیر دو خصوصیت سختی جانبی بالا و قابلیت استهلاک انرژی زیاد هنگام زلزله را بطور همزمان دارا می باشند. این مهاربندها علاوه بر بهبود چشمگیر عملکرد لرزه ای، موجب کاهش ابعاد المانهای سازه و همچنین کاهش هزینه‌ های تعمیر سازه های مسلح به این مهاربندها، پس از وقوع زلزله می‌گردند. از فرض‌های اصلی در طراحی این مهاربندهای عدم وجود اصطکاک بین هسته فلزی و ملات بین غلاف فلزی و هسته می باشد که از پارامترهای اساسی در ارائه رفتار چرخه ای مناسب و جذب انرژی بالای اینگونه مهاربندها می باشد.
در این تحقیق یک نمونه مهاربند کمانش ناپذیر با استفاده از نرم افزار ANSYS به روش اجزاء محدود مدل‌سازی و رفتار لرزه ای آن با تغییر میزان اصطکاک بین هسته فولادی و ملات پرکننده با استفاده از مصالح مختلف از مقدار صفر تا حداکثر 0.3 تحت بارهای سیکلیک با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفته است تا میزان بهینه اصطکاک و همچنین تاثیر آن بر اتلاف انرژی و رفتار چرخه ای آن قبل از گسیختگی بدست آید. نتایج تحقیق نشان می دهد با کاهش ضریب اصطکاک ماده جداکننده، بیشترین میزان اتلاف انرژی و شکل پذیری رخ می دهد؛ به طوری که اگراستهلاک انرژی ورودی زلزله برای ضریب اصطکاک μ=0.001 برابر 100% لحاظ گردد، مقدار استهلاک انرژی برای ضرایب اصطکاک 0.3، 0.2، 0.1، 0.05، 0.025، 0.01 به ترتیب برابر 50%، 62%، 63%، 65%، 71% و 90% خواهد بود. از طرفی تعداد سیکل های مقاومت مهاربند در برابر جابجایی با افزایش اصطکاک کاهش یافته و پدیده باریک شدگی که منجر به کاهش مقاومت مهاربند می گردد، در تعداد سیکل های بارگذاری کمتری رخ می دهد؛ به طوری که این پدیده در ضرایب اصطکاک 0.3، 0.2، 0.1، 0.05، 0.025، 0.01 به ترتیب در سیکل های 4، 5، 6، (6و7)، (7و8) و 9 رخ می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of friction between the steel core and concrete on the seismic performance of Buckling Resistant Brace Frames

نویسندگان [English]

  • Mahmoud reza shiravand 1
  • Aidin Shamsi 2
  • Amir Khorrami nejad 3
چکیده [English]

Structures with Buckling Resistant Braced Frames (BRBF) have two significant properties of energy dissipation and lateral stiffness during an earthquake. BRBF consists of steel core surrounded by a hollow steel section, coated with a low-friction material, and then grouted with a specialized mortar. The encasing and mortar Prohibit the steel core from buckling when in compression, while the coating prevents axial load from being transferred to the mortar, thus preventing strength loss and allowing for better symmetric cyclic performance .Using BRBF as a fuse element in seismic design of structures leads to reduction of structure’s weight and consequently post-earthquake repair costs. One of the main constituents of BRBF system is the unbounded material between steel core and mortar (concrete) that should not have high friction coefficient (μ). This research is focused on the effect of friction coefficient of unbounded material on the seismic behaviour of BRBF within a range of μ=0 to μ=0.3. The results showed that reduction of the friction coefficient results in a greater ductility and energy dissipation. Also, the number of load cycles applied on the structures till the Occurrence of failure, have been increased by decrease in the friction coefficient. The dissipated energy of BRBF system in the case of various friction coefficients is computed about 50%, 62%, 63%, 65%, 71% and 90%, respectively, for μ=0.3, μ=0.2, μ=0.1, μ=0.05, μ=0.025 & μ=0.01 compared to that of low friction coefficient equal to μ=0.001. It can be deduced from these paper that by reducing the friction coefficient of the unbounded material, the characteristics such as energy dissipation and ductility will be enhanced and consequently the seismic performance of the system will be improved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BRBF
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Energy dissipation
  • Un-bounded material
  • Friction coefficient