ضریب رفتار سازه‌ی مجهز به میراگر پال و دورانی، تحت اثر نگاشت‌های دور و نزدیک گسل

شریعتمدار, هاشم; رحیم زاده, نگار

doi:10.22065/jsce.2021.281093.2420

ضریب رفتار سازه‌ی مجهز به میراگر پال و دورانی، تحت اثر نگاشت‌های دور و نزدیک گسل

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ استاد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

² گروه عمران، دانشکده مهندسی ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

10.22065/jsce.2021.281093.2420

چکیده

امروزه جهت کاهش خسارات وارد بر سازه به هنگام زلزله، از روش کاهش نیروهای زلزله با ابزارهای کنترلی استفاده می‌شود. در این پژوهش، تاثیر دو نوع میراگر اصطکاکی پال و دورانی در قاب‌های مهاربندی‌ یکسان، بر ضریب رفتار سازه جهت به حداقل رساندن نیروی طراحی، مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است. پس از مدل‌سازی و به‌دست آوردن مقاطع تیر، ستون، مهاربند و محاسبه بار لغزش، ضریب رفتار سازه‌های مجهز به میراگرهای مورد بحث با انجام تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی برای هفت زلزله میدان‌نزدیک و هشت‌زلزله میدان‌دور، مورد بررسی قرار گرفته و سپس با تحلیل استاتیکی غیرخطی(پوش اور) مقایسه شده است. در این پژوهش 9 تحلیل استاتیکی غیرخطی(پوش اور) و 135 تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی صورت گرفته است. ضریب رفتار برای سازه مجهز به میراگر پال،0/5 و برای سازه مجهز به میراگر دورانی 5/4 نتیجه‌گیری شده است که بیانگر افزایش 42 درصدی ضریب رفتار برای سازه-های مجهز به میراگر پال و نیز افزایش 28 درصدی این ضریب برای سازه‌های مجهز به میراگر دورانی می‌باشد. این افزایش در ضریب رفتار باعث پاسخ‌های لرزه‌ای کمتر، سازه مقاوم‌تر و همچنین اقتصادی‌تر شدن طرح می‌شود. همچنین نتایج، افزایش ضریب رفتار در سازه‌های با ارتفاع کمتر نسبت به سازه‌های مرتفع را نشان می‌دهد. از طرفی نتایج نشان‌دهنده افزایش ضریب رفتار به میزان 12% و 5% در سازه های مجهز به میراگرپال و دورانی تحت زلزله‌های میدان‌نزدیک نسبت به زلزله‌های میدان‌دور است. ضریب رفتار سازه مجهز به میراگر پال تحت نگاشت میدان‌نزدیک و میدان‌دور به ترتیب معادل 5 و 5/4 و این ضریب برای سازه مجهز به میراگر دورانی تحت نگاشت میدان‌نزدیک و میدان‌دور اعداد 5/4 و 25/4 براورد گردید. در نتیجه استفاده از میراگر پال در مناطق نزدیک به گسل‌های فعال پیشنهاد می‌شود

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله [English]

Behavioral factor of Pall and Rotational dampers under far field and near field records

نویسندگان [English]

Hashem Shariatmadar ¹
NEGAR RAHIMZADEH ²

¹ Professor, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

² Engineering faculty,Ferdowsi university of Mashhad.Mashhad.Iran

چکیده [English]

Nowadays, in order to reduce the damages of structures during earthquakes, the method of reducing earthquake forces with control tools is used. In this study, the effect of two types of Pall and Rotational frictional dampers in the same bracing frames on behavior factor to minimize the design force has been analyzed.
The structures were first modeled and the designed sections for beam, column and bracing were taken and then nonlinear time history analysis for seven near field earthquakes and eight far field earthquakes has been used and it has been compared with nonlinear static analysis. In this study, a total of 9 nonlinear static analyses and 135 dynamic analysis of time history have been used. This behavior factor was 5.0 for the structure equipped with Pall damper and 4.5 for the structure equipped with Rotational damper. This indicates 42% increase in behavior factor for structures equipped with Pall damper and 28% increase in this coefficient for structures equipped with Rotational damper, which leads to less seismic responses, more resistant in structure and ultimately more economical design. The results also show an increase in behavior factor in lower height structures than high-rise structures.
On the other hand, the results show an increase in behavior factor by 12% and 5% in Pall damper and Rotational structures under near field earthquakes compared to the far field. The behaviour factor for structure equipped with Pall damper subjected to near and far acceleration time history is equal to 5 and 4.5, respectively. This factor is calculated to be 4.5 and 4.25 for Rotational damper for near and far records, correspondingly. As a result, the use of Pall dampers in areas close to active faults is suggested.

کلیدواژه‌ها [English]

Behavioral factor
Pall damper
Rotational damper
Nonlinear static analysis
Dynamic time history analysis

مراجع

[1] Pasquin, C., Leboeuf, N., Pall, R. T., & Pall, A. (2004, August). Friction dampers for seismic rehabilitation of Eaton’s building, Montreal. In 13th world conference on earthquake engineering (pp. 1-2).

[2] Pall, A. S., & Marsh, C. (1982). Response of friction damped braced frames. Journal of Structural Engineering, 108(9), 1313-1323.

[3] Filiatrault, A., & Cherry, S. (1986). Seismic tests of friction damped steel frames. In Dynamic Response of Structures (pp. 138-145). ASCE.

[4] Lee, S. H., Park, J. H., Lee, S. K., & Min, K. W. (2008). Allocation and slip load of friction dampers for a seismically excited building structure based on storey shear force distribution. Engineering Structures, 30(4), 930-940.

[5] Apostolakis, G., & Dargush, G. F. (2010). Optimal seismic design of moment‐resisting steel frames with hysteretic passive devices. Earthquake engineering & structural dynamics, 39(4), 355-376.

[6] Sarjou, P. H., & Shabakhty, N. (2017). Effect of the improved pall friction damper on the seismic response of steel frames. Engineering, Technology & Applied Science Research, 7(4), 1833-1837.

[7] Simone, S. (2020). Simulation, experimentation and identification of frictional dampers: application to a satellite propeller (Doctoral dissertation, Politecnico di Torino).

[8] Mualla, I. H., & Belev, B. (2002). Performance of steel frames with a new friction damper device under earthquake excitation. Engineering Structures, 24(3), 365-371.

[9] Gholizad, A., & Nekoo, M. M. (2018). Seismic Performance of a Novel Configuration of Rotational Friction Damper in X Bracings.

[10] Tusset, A. M., Janzen, F. C., Piccirillo, V., Rocha, R. T., Balthazar, J. M., & Litak, G. (2018). On nonlinear dynamics of a parametrically excited pendulum using both active control and passive rotational (MR) damper. Journal of Vibration and Control, 24(9), 1587-1599.

[11] Amini, A., Ekici, Ö., & Yakut, K. (2020). Experimental Study of Regenerative Rotational Damper in Low Frequencies. International Journal of Automotive Technology, 21(1), 83-90.

[12] Suk, R., & Altintaș, G. (2020). Behavior of multidirectional friction dampers. Journal of Vibration and Control, 26(21-22), 1969-1979.

[13] Ghorbani, H. R., & Rofooei, F. R. (2020). A novel double slip loads friction damper to control the seismic response of structures. Engineering Structures, 225, 111273

[14] Meyer, N., & Seifried, R. (2020). Numerical and experimental investigations in the damping behavior of particle dampers attached to a vibrating structure. Computers & structures, 238, 106281.

[15] Spencer Jr, B. F., & Soong, T. T. (1999, August). New applications and development of active, semi-active and hybrid control techniques for seismic and non-seismic vibration in the USA. In Proceedings of international post-SMiRT conference seminar on seismic isolation, passive energy dissipation and active control of vibration of structures (pp. 23-25). Cheju, Korea.

[16] Pall, A. (2004, August). Performance-based design using pall friction dampers-an economical design solution. In 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, BC, Canada (Vol. 70, No. 7, pp. 576-571).

[17] Mualla, I. H. (2000). Experimental & computational evaluation of a new friction damper device (Doctoral dissertation, Ph. D. Thesis, Dept. of Structural Engineering and Materials, Technical University of Denmark).

[18]Computers and Structures, inc, (1999), "Etabs Nonlinear Version 50 8.5.0",1995 University Ave. Berkeley,CA., California, USA, 94704.

[19] Choubisa, J., Chakrabarti, P., Poddar, S., Audichya, R., & Bhatt, R. M. (2021). Structural behavior of steel structures on the basis of computer simulation software. Materials Today: Proceedings.

[20] ATC, Structural Response Modi_cation Factors : ATC-19, Applied Technology Council, Redwood City, California,pp. 5-32 (1995).

[21] ATC, A Critical Review of Current Approaches to Earthquake Resistant Design,ATC-34, Applied Technology Council, Redwood City, California (1995)

[22] Whittaker, A. S., Bertero, V. V., Thompson, C. L., & Alonso, L. J. (1991). Seismic testing of steel plate energy dissipation devices. Earthquake Spectra, 7(4), 563-604.

[23] Martinez-Rodrigo, M., & Romero, M. L. (2003). An optimum retrofit strategy for moment resisting frames with nonlinear viscous dampers for seismic applications. Engineering Structures, 25(7), 913-925.