بهبود رفتار غیرخطی مهاربندهای همگرا تک قطری با استفاده از یک میراگر جدیدکمانی شکل

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه، گروه مهندسی عمران، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران

2 استادیار، گروه مهندسى عمران، واحدزنجان، دانشگاه آزاد اسلامى، زنجان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسى عمران، واحد دره شهر، دانشگاه آزاد اسلامى، دره شهر، ایران

چکیده

اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻴﺮاﮔﺮﻫﺎ به عنوان جاذب انرژی باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه ها دربرابر بارهای لرزه ای می شوند. از ﺟﻤﻠﻪ ﻣﺆﺛﺮﺗﺮﻳﻦ جاذب های اﻧﺮژى، ﻣﻴﺮاﮔﺮﻫﺎى ﻓﻠﺰى ﺟﺎرىﺷﻮﻧﺪه ﻣﻰﺑﺎﺷﻨﺪ. علی رغم عملکرد مطلوب این میراگرها در برابر بارهای لرزه ای، هزینه های اضافی را به سازه تحمیل می کنند. لذا در این مقاله یک میراگر جدید معرفی شده است که علاوه بر بهبود رفتار لرزه ای، هزینه ناچیزی به سازه تحمیل می کند. برای بررسی عملکرد چرخه‌ای میراگر پیشنهادی، 15 نمونه عددی در نرم‌افزار آباکوس شبیه سازی شد. مطالعه رفتار چرخه‌ای شامل بررسی تاثیر هندسه میراگر بر رفتار کلی سیستم و همچنین تاثیر هندسه مهاربند بر رفتار میراگر است. بدین منظور، میراگر با ضخامت‌های 12، 21 و 30 میلیمتر، و همچنین طول هایmm 400،mm 500 وmm 600، وضریب لاغری 59و62و65 در نظر گرفته شده است. با تغییر پارامتر طول میراگر ازmm 600 بهmm 500 وmm 400، هر یک از پارامترهای سختی، مقاومت نهایی و انرژی در حالتی که میراگر عملکرد فیوزی داشته است، حداکثر به میزان 144، 46 و 149 درصد افزایش داشته‌اند.همچنین با تغییر پارامتر ضخامت میراگر ازmm 12 بهmm 21 وmm 30، هر یک از پارامترهای سختی، مقاومت نهایی و انرژی در حالتی که میراگر عملکرد فیوزی داشته است، حداکثر به میزان 147، 52 و 160 درصد افزایش داشته‌اند. با تغییر پارامتر ضریب لاغری مهاربند از 59 به 62 و 65 ، هر یک از پارامترهای سختی، مقاومت نهایی و انرژی در حالتی که میراگر عملکرد فیوزی داشته است، حداکثر به میزان 5، 7 و 9 درصد افزایش داشته‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving the nonlinear behavior of diagonal CBF braces using a damper in arc shape

نویسندگان [English]

  • mohsen yousefi 1
  • Yahya Nasira 2
  • Ali Ghamari 3
چکیده [English]

The energy absorber device improves the seismic behavior of structures against seismic loads. Despite the proper performance of the dampers against seismic loads, they impose additional costs on the structure. Therefore, in this paper, a new damper is introduced which, in addition to improving the seismic behavior, imposes a small cost on the structure. To evaluate the performance of the proposed damper, 15 numerical samples were simulated by Abacus software. under cyclic loading. The study of cyclic behavior was performed on a steel frame of one story-one bay and the sensitivity of cyclic behavior was studied based on the parameters of thickness, length and dimension to the thickness of the brace and slenderness of brace. The thicknesses of the damper are, respectively, 12, 21 and 30 mm, the length of the damper is 400, 500 and 600 mm, the geometry of the damper is arc and the thickness of the brace is 12, 21 and 30 mm. Numerical simulation was performed. The results of this study showed that this type of damper has a good performance in energy dissipation imposed on the structure. Although the proposed damper improves the energy absorption of the structure, it will also reduce the stiffness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metallic damper
  • Energy dissipation
  • Shear Yielding
  • CBF system
  • Stiffness
[1] Kelly, J.M., Skinner, R.I., Heine, A.J. (1972).  Mechanisms of energy absorption in special devices for use in earthquake resistant structures. Bulletin of New Zealand Society for Earthquake Engineering, 5(3),63–88.                                                         
[2]Gray, M.G., Christopoulos, C.,Packer, J.A.(2010). Cast steel yielding fuse for concentrically braced frames. In Proceedings of the 9th US national and 10th Canadian conference on earthquake engineering,Canada           
[3]Tsai, K.C., Chen, H.W., Hong, C.P., Su, Y.F. (1993). Design of steel triangular plate energy absorbers for seismic resistance construction Earthquake Spectra. 
[4]Ghaffary, A., Mohammadi, R. (2018). Framework for virtual hybrid simulation of TADAS frames using opensees and    Abaqus. Journal of Vibration and Control, 11(24), 2165-2179.                                                                                     
[5]Mohammadi, R., Karami, R., Nasri, A., Ghaffary, A. (2017). TADAS dampers in very large deformations." International Journal of Steel Structures, 7(15),515-524                                
[6]Taylor, D.P., Constantinou, M.C. (1995). Testing procedures for high-output dampers used in building and bridge structures to dissipate seismic energy Shock Vibration,2(5),373–381.                                                                               
[7]Maleki, S., Mahjoubi, S. (2014).Infilled-pipe damper. Journal of Constructional Steel Research, 9(8), 45-58.
[8]Lee, C., H,  J.u., Y, K., Min, J.K., Lho,  S.H., Kim,  S.D. (2015). Non-uniform steel strip dampers subjected to cyclic loadings. Engineering Structures, 8(9),192-204.
[9]Sahoo, D.R., Singhal, T., Taraithia, S.S., Saini, A. (2015). Cyclic behavior of shear-and-flexural yielding metallic dampers. Journal of Constructional Steel Research, (11)4, 247-257.
[10]Ghabraie, K., Chan,  R., Huangb, X., Xie, Y.M.(2010). Shape optimization of metallic yielding devices for passive mitigation of seismic energy Engineering Structures, (3)2, 2258-2267
[11]Maleki, S., Mahjoubi, S.,(2014). Infilled-pipe damper. Journal of Constructional Steel Research, 9(8),45-58.
[12]Hashemi, S.V., Pouraminian, M., Sadeghi, A.A. (2020). Seismic Fragility Curve Development of Frames with BRB’s Equipped with Smart Materials subjected to Mainshock-Aftershock Ground Motion. Journal of Structural and Construction Engineering,doi;10.22065/JSCE.2021.235080.2169
[13]Pouraminian, M., Hashemi, S.V., Sadeghi, A.A., Pourbakhshian,S.(2020). Probabilistic Assessment the Seismic Collapse Capacity of Buckling-Restrained Braced Frames Equipped with Shape Memory Alloys, Journal of Structural and Construction Engineering,doi;10.22065/JSCE.2020.236804.2174
[14] Garivani, S., Aghakouchak, A.A. & Shahbeyk, S. Numerical and experimental study of comb-teeth metallic yielding dampers. Int J Steel Struct 16, 177–196 (2016). https://doi.org/10.1007/s13296-016-3014-z
[15] Zahrai, M.(2015). Cyclic testing of chevron braced steel frames with IPE shear panels. Steel and Composite Structures, 5(9), 1167-1184
[16] Li HN, Li G. Experimental study of structure with dual function metallic dampers. Engineering Structures. 2007;2(9):1917–1928