ارزیابی عملکرد لرزه‌ای مهاربندهای زانویی مجهز به آلیاژهای حافظه‌دار شکلی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

براساس آیین‌نامه‌های رایج طراحی لرزه‌ای، قابلیت بهره‌برداری سازه‌ها، پس از وقوع زلزله‌های شدید ضروری نیست و فقط نجات جان انسان‌ها حائز اهمیت است. این موضوع سالانه سبب هدررفت سرمایه‌ی عظیمی در جهان می‌شود. در سال‌های اخیر، محققان با استفاده از روش‌ها و مصالح جدید، قابلیت ترمیم و بهره‌برداری سازه را پس از وقوع زلزله‌های شدید، مدنظر قرار داده‌اند. به عنوان مثال، استفاده از مصالح دارای خاصیت ارتجاعی بالا و کرنش پسماند اندک، همانند آلیاژهای حافظه‌دار شکلی (SMA)، پیشنهاد شده است. در این تحقیق کاربرد این آلیاژها در مهاربندهای زانویی فولادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که استفاده از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی در سیستم مهاربندی زانویی، امکان استفاده مجدد سازه‌ را پس از زلزله، فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seismic performance assessment of knee bracing equipped with shape memory alloys

نویسندگان [English]

  • Mussa Mahmoudi 1
  • Sajad Montazeri 2
1 Associate professor, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
2 MSc in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

According to current seismic design codes, the serviceability of the building is not necessary after the sever earthquakes but the life safety is important. It is caused to reduce the cost of construction. In recent years, the researchers have proposed the new methods and materials to improve the purposes of seismic design and to reduce the cost of construction. For example, the use of materials such as shape memory alloys (SMA) with high elastic property and low residual strain was suggested. In this study the use of these alloys is evaluated for steel knee bracing. The result showed that the structures with SMA remain survival during the sever earthquakes with low retrofitting.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Knee bracing
  • Shape memory alloys
  • time history analysis
  • Residual strain

[1] محمودی صاحبی م.، فلسفه طراحی لرزه ای بر اساس عملکرد، 1388، انتشارات دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی.

[2] Ghaffarzade H., Mansouri A., 2008, Investigation of the Behvior Factor in SMA Braced Frrames, The 14th World Conference on Earthquake Engineering October 2008, Beijing, China.

[3] Jason M., Reginald D., Davide F., Ferdinando A., 2007, Seismic Assessment of Concentrically Braced Steel Frames with Shape Memory Alloy Braces, Journal of structural engineering ASCE.

[4] Hooshmand M., Rafezy B., Khali-Allafi J., 2013, Study of Seismic Behaviour in Steel Structures by Using of Combination Braces of Steel and SMA, Journal of Civil and Environmental Engineering, Volume 43, Issue 3.

[5] محمودی صاحبی م.، حواران، ا.، 1391، کاربرد مصالح هوشمند در کاهش آسیب پذیری لرزه ای، اولین کنفرانس ملی مدیریت بحران، زلزله و آسیب پذیری اماکن و شریآنهای حیاتی.

[6] Mohamed O., 2014, Seismic Response of Braced Steel Frames with Shape Memory Alloy and Mega Bracing Systems, World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Civil, Structural, Construction and Architectural Engineering, Vol:8, No:2, 2014.

[7] آشتیانی م.، 1388، آشنایی با آلیاژهای حافظه دار، نشریه علمی، فنی و تخصصی مهارت، شماره 59.

[8] Auricchio F., Taylor R.L. and Lubliner R.L., 1997, Shape Memory Alloys: Macromodelling and Numerical Simulations of the Super Elastic Behavior, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 146, PP. 281-312.

[9] Dolce M., Cardone D., 2001, Mechanical Behaviour of Shape Memory Alloys for Seismic Application, Martensite and Austenite Ni-Ti Bars Subjected to Torsion, International Journal of Mechanical Science; 43: 2631-2656.

[10] Auricchio F., Sacco E., 1997, A One-Dimensional Model for Superelastic Shape-Memory Alloys with Different Elastic Properties Between Austenite and Martensite, Volume 32, Issue 6, November, Pages 1101–1114.

[11] مطهری ا.، 1385، کاربرد آلیاژهای حافظه دار شکلی در حالت های مختلف به منظور کنترل غیر فعال سازه­ها، رسالة دکترا، دانشگاه تهران.

[12] Otsuka K., Wayman C.M., 1999, Shape Memory Materials, University of Illinoise.

[13] Kasai K., Popov E.P., 1986, A Study of Seismically Resistant Eccentrically Braced Steel Frame Systems, Earthquake engineering research center, Report No. UCB/EERC. 86/01. Berkeley (CA): University of California.

[14] Aristizabal-Ochoa J.D., 1986, Disposable Knee-bracing Technique in Steel Frames, Engineering Journal AISC 04/1986.

[15] Balendra T., Sam M.T., Liaw D.Y., 1990, Diagonal Brace with Ductile Anchor for a Seismic Steel Fames, Earthquake engineering and structural dynamics; 19,847-58.

[16] Liang C, Rogers CA. “Design of shape memory alloy actuators”. Mechanical Design 1992; 144:223-30.

[17] Chandra R., 2001, Active Shape Control of Composite Blades Using Shape Memory Actuation, Smart Materials and Structures, 10: 1018-24.

[18] Menegotto M., Pinto P.E., 1973, Method of Analysis for Cyclically Loaded R.C. Plane Frame Including Chang in Germany and Non-elements Behavior of Elements under Combined Normal Force and Bending, Proc. Of IABSE symposium on resistance and ultimate deformability of structures acted on by well defined repeated loads, Vol.13, 1973: 15-22.