ارزیابی لرزه‌ای و انتخاب جانمایی بهینه میراگر اصطکاکی سیلندری در سازه‌های فلزی

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی

چکیده

در این مقاله، به ارزیابی لرزه‌ای و انتخاب جانمایی بهینه سازه‌های فولادی مجهز به میراگر اصطکاکی سیلندری پرداخته شده است. میراگر اصطکاکی سیلندری شامل دو عنصر اصلی، شفت(استوانه توپر) و سیلندر(استوانه توخالی) ‌می‌باشد. این دو عنصر به‌طور کامل درون هم قرار می‌گیرند. اگر نیروی محوری میراگر بیش از نیروی اصطکاک بین شفت و سیلندر شود، شفت داخل سیلندر حرکت ‌می‌کند که منجر به جذب قابل‌توجه انرژی و کاهش پاسخ‌های سازه خواهد شد. به‌منظور ارزیابی سازه‌های مجهز به میراگر اصطکاکی سیلندری، قاب فولادی 6 طبقه با و بدون میراگر اصطکاکی سیلندری تحت شتاب‌نگاشت زمین‌لرزه السنترو قرار داده شده و پاسخ‌های سازه از قبیل تغییرمکان، برش پایه و... در هر دو حالت مقایسه شده‌اند. نتایج نشان‌دهنده بهبود قابل‌توجه عملکرد سازه مجهز به میراگر اصطکاکی سلیندری ‌می‌باشد. سپس با در نظر گرفتن نصب این میراگر در موقعیت‌های مختلف به‌منظور جذب انرژی، پاسخ‌های سازه در موقعیت‌های مذکور بررسی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد جانمایی قطری دارای کمترین پاسخ لرزه‌ای بوده و دارای بیشترین میزان جذب انرژی و نهایتاً بهینه‌ترین موقعیت قرارگیری میراگر ‌می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Seismic Behavior and Select Optimal Situation of Cylindrical Frictional Dampers in Steel Structures

نویسندگان [English]

  • Hamid Mirzaeefard 1
  • Masoud Mirtaheri Masoud Mirtaheri 2
1 M.Sc. in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, K.N. Toosi University of Technology
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, K.N. Toosi University of Technology
چکیده [English]

In this investigation, seismic response of steel structures utilizing Cylindrical Frictional Dampers (CFD) is studied. CFD is an innovative frictional damper which comprises two principal elements, the shaft and the hollow cylinder. These two elements are assembled such that one is shrink-fitted inside the other. If the damper’s axial force overcomes the static friction load, the shaft inside the cylinder will move and results in considerable mechanical energy absorption. To assess the efficacy of CFD 6 story steel frame are constructed and analyzed. Nonlinear time history analyses are applied to the frames and clear distinction has been drawn between the frames comprising CFD and the counterparts without CFD to emphasize the effectiveness of CFD in altering seismic responses. The results show that CFD extremely improves the seismic response of the structure. Considering that we can install this damper in various situations to absorb energy, the behavior of this damper is evaluated in these situations. Response of structure (such as displacement, base shear, etc) represents the best and most effective position and optimal situation of the damper which is in diagonal brace.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cylindrical frictional dampers
  • Energy absorption
  • Non-linear analyses
  • Optimal situation
[1]     Mirtaheri Masoud, Zandi Amir Peyman, Sharifi Samadi Sahand, Rahmani Samani Hamid “Numerical and experimental study of hysteretic behavior of cylindricalfriction dampers” Journal of Constructional Steel Research, 2010.

[2]     Kyung-Won Mina, Ji-Young Seonga, Jinkoo Kimb “Simple design procedure of a friction damper for reducing seismic responses ofasingle-story structure”, 2010.

[3]      مبحث دهم مقررات ملی ساختمان"طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی"، وزارت مسکن و شهرسازی، دفتر مقررات ملی ساختمان، 1388.

[4]      آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله استاندارد84-2800(ویرایش سوم)، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، ویرایش سوم، 1384.

[5]     Constantinou MC, Mokha A, Reinhorn AM. Teflon bearings in base isolation, II: Modeling. Journal of Structural Engineering 1990

[6]      Li C, Reinhorn AM. Experimental and analytical investigation of seismic retrofit of structures with supplemental damping: Part II-Friction devices. Technical report NCEER-95-0009. Buffalo (NY): State University of New York at Buffalo; 1995.

[7]     Lee SH, Park JH, Lee SK, Min KW. Allocation and slip load of friction dampers for a seismically excited building structure based on storey shear force distribution. Engineering Structures 2008.

[8]     Bozorgnia Bertero “Earthquake Engineering”- chapter 12-Seismic Energy Dissipation Systems for Buildings

[9]     Deh-Shiu Hsu1, Ming-Che Hsu2, and Yung-Feng “Rhombus mechanism with fluid damper” Lee3 13th World Conference on Earthquake EngineeringVancouver, B.C., Canada August 1-6, 2004.

[10]  Fu-Sheng Lin1, Yung-Feng Lee2, and Deh-Shiu Hsu3 stability of rhombus mechanism damper system 4th International Conference on Earthquake EngineeringTaipei, Taiwan October 12-13, 2006.