مقایسه کارایی میراگرهای جرمی و سیال تنظیم شونده در سازه های بلند تحت زلزله‌ حوزه نزدیک و دور

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار،دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 کارشناس ارشد مهندسی سازه، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 استادیار، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

میراگرهای جرمی تنظیم‌شونده و میراگرهای سیال تنظیم‌شونده از انواع سیستم‌های کنترل غیرفعال در سازه می‌باشند که به منظور کاهش پاسخ‌های سازه‌ای ساختمان‌ها در برابر زلزله استفاده می‌شوند. در این تحقیق عملکرد ساختمان‌های بلند مجهز به این دو نوع از میراگرها در برابر زلزله‌های حوزه نزدیک و حوزه دور مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته‌اند. بدین منظور یک ساختمان بیست و چهار طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی ویژه درنظر گرفته شده و تحلیل‌های دینامیکی در دو حالت کنترل شده و کنترل نشده با استفاده از هفت رکورد زلزله حوزه نزدیک و حوزه دور انجام یافته است. همچنین این ساختمان در پنج حالت و با درصدهای جرمی، سختی و میرایی مختلف مدلسازی شده است. نتایج به دستآمده نشان می‌دهد که کاهش پاسخ سازه در ساختمان‌های بلند، به علت تأثیر بیشتر مودهای بالاتر در زلزله حوزه نزدیک از زلزله حوزه دور بیشتر است؛ همچنین میراگر جرمی عملکرد بهتری در مقایسه با میراگر سیال در کاهش پاسخ‌ها دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of the Efficiency of Tuned Mass and Tuned Liquid Dampers at High-Rise Structures under Near and Far Fault Earthquakes

نویسندگان [English]

  • Hamed Rahman Shokrgozar 1
  • Kobra Naeim 2
  • Hoshyar Imani Kalasar 3
1 Assistant Professor, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Msc, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Tuned mass and tuned liquid dampers are most common passive control systems that used for decrease of seismic responses of buildings. In this study, the performance of high-rise buildings with TM and TL dampers are evaluated under seven near-fault and seven far-fault earthquakes. For this purpose, a twenty-four stories steel moment frame building has been considered and the time history dynamic analyses are performed for both of controlled and uncontrolled states. Moreover, this building has been also modelled with five various mass, stiffness and damping ratios.The results have been shown that decreasing the structural responses at tall buildings against near-fault earthquakes are more than far-fault earthquakes due to the effect of higher modes. Furthermore, the tuned mass damper has better performance at decreasing of the responses in comparison of tuned liquid dampers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tuned mass damper
  • tuned liquid damper
  • Near-fault earthquake
  • Far-fault earthquake
  • Tall building
[1] Soong, T.T. and Dargush; G.F. (1997). Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering. London: John Wiley & Sons, Ltd. (UK).

[2] Muligan, K. (2007). Experimental and Analytical Studies of Semi-active and Passive Structural Control of Buildings. A thesis presented for the degree of Doctor of Philosophy in Mechanical Engineering at the University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.

[3] Frahm; H. (1909). Devices for Damping Vibrations of Bodies. U.S. Patent, No. 989985.

[4] Mahendra, P.S. and Sarbjeet; S. and Luis; M.M. (2002). Tuned Mass Dampers for Response Control of Torsional Building. Vol. 31, 749-769.

[5] ­ Den Hartog, J.P. (1940). Mechanical Vibration. 1st Edition. New York: Mcgraw-HiLL.

[6] Wong, K.K.F. and Chee; A.L. (2004). Energy Dissipation of Tuned Mass Dampers during Earthquake Excitations. Structural Design of Tall and Special Buildings, Vol. 13, 105–121.. 

[7] Zahrai, S.M. and Ghannadi-Asl; A. (2008). Seismic Performance of TMDs in Improving the Response of MRF Buildings. Scientia Iranica, Vol. 15 (1), 21-33.

[8] Marano, G.C., Rita; G., Bernardino, C. (2010). A Comparison between Different Optimization Criteria for Tuned Mass Dampers Design. Journal of Sound and Vibration, Vol. 329 (23), 4880-4890.

[9] Li, S.J., Li, G.Q., Tang, J., Li, Q.S. (2002). Shallow Rectangular TLD for Structural Control Implementation. Journal of Applied Acoustics, Vol. 63, 1125-1135.

[10] Fujino, Y., Sun, L., Chaiseri, P. (1992). Tuned Liquid Damper (TLD) for Suppressing Horizontal Motion of Structures. Engineering Mechanics, Vol. 118 (10), 2017-2030.

[11] Sun, L.M., Fujino, Y., Pacheco, B.M. (1992). Modeling of Tuned Liquid Damper (TLD). Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 41 (44), 1883-1894.

[12] Koh, C.G., Mahatma, S., Wang, C.M. (1994).  Theoretical and Experimental Studies on Rectangular Liquid Dampers under Arbitrary Excitations. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 23, 17-31.

[13] Li, H.N., Jia,Y., Wang, S.Y. (2004). Theoretical and Experimental Studies on Reduction of Multi-Modal Seismic Response of High-Rise Structures by Tuned Liquid Dampers.. Journal of Vibration and Control, Vol. 10, 1041-1056.

[14] Banerji, P. (2004). Tuned Liquid Dampers for Control of Earthquake Response. 13th Conference on Earthquake Engineering, No. 1666, 1-12.

[15] Sadek, F., Mohraz, B., Taylor, A.W., Chung, R.M. (1997). A Method of Estimating the Parameters of Tuned Mass Damper for Seismic Applications. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 26, 617-635.

[16] Novo, T. (2014). Tuned Liquid Dampers Simulation for Earthquake Response Control of Buildings. Bull Earthquake Eng, Vol. 12, 1007–1024.

]17 [ضیائی­فر، فرهاد؛ وفا، حامد رضا؛ غفارزاده، حسین. (1393). ارزیابی لرزه­ای سازه­های مجهز به میراگرهای جرمی تنظیم شونده در زلزله­های نزدیک گسل. اولین کنگره ملی مهندسی ساخت و ارزیابی پروژه­های عمرانی، گرگان، صفحه 1 تا 10.

]18 [هوشمندان، حسن؛ قدیمی عروس محله، فریدون.(1390). تأثیر زلزله های دور و نزدیک گسل بر رفتار دینامیکی یک سدCFR. ششمین کنگره ملی مهندسی عمران.

[19] Mahoney, M., Hanson, Robert D. (2009). Quantification of Building Seismic Performance Factors. Federal Emergency Management Agency (FEMA) P695, Washington, D.C.

]20 [حق اللهی، عباس؛ عباسی طرئی، مرضیه؛ بشارت فردوسی، محسن.(1391). تعیین پارامترهای بهینه میراگر کنترل جرمی در ساختمان­های بلند مرتبه. دومین کنفرانس ملی سازه-زلزله-ژئوتکنیک، مازندران، ایران، صغحه 1 تا 8.

]21 [ترکی، مهدی؛ حلبیان، امیر مهدی. (1388). بررسی اثرات میراگرهای مایع هماهنگ شده در کاهش پاسخ لرزه­ای ساختمان­های برشی. استقلال، سال 28، شماره 2، ایران، صفحه 1 تا 20 .