بررسی عددی پارامترهای تاثیرگذار در پاسخ سیستم های کنترل شده غیرفعال ویسکوز

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله تمامی پارامترهای تاثیرگذار در پاسخ سیستم­های کنترل شده غیرفعال ویسکوز مورد بررسی قرار گرفته است. در اینجا منظور از پاسخ، حداکثر دریفت و حداکثر شتاب مطلق وارد بر جرم طبقات می­باشد. حداکثر دریفت به عنوان شاخص خرابی در اجزای سازه­ای و حداکثر شتاب مطلق به عنوان شاخص خرابی در اجزای غیرسازه­ای و ادوات حساس به شتاب در ساختمان­ها محسوب می­گردند. بر اساس بررسی­های به عمل­آمده پارامترهای تاثیرگذار در پاسخ این سیستم­ها عبارت­اند از سختی اولیه و مقاومت سازه، میزان میرایی الحاقی موجود در سیستم، سختی مهاربندهای متصل کننده میراگر به سازه و تعداد طبقات. برای نشان دادن تاثیر هریک از پارامترهای برشمرده، تعداد زیادی سیستم غیرفعال خطی و غیرخطی مورد آنالیز تاریخچه زمانی قرار گرفت. در آنالیزهای بکار­رفته برای کاهش تاثیر فرکانس­های غالب در تحریک ورودی و همچنین برای جامع نمودن نتایج از دو تحریک نوفه سفید با شتاب حداکثر 1g به عنوان ورودی سیستم­ها استفاده گردید. نتایج نشان داد، کاهش سختی و مقاومت به عنوان پارامترهای کلیدی در کاهش شتاب مطلق و افزایش سختی مهاربندها و میرایی الحاقی به عنوان تاثیرگذارترین پارامترها در کاهش دریفت حداکثر طبقات محسوب می­گردند. این بدان معناست که چنانچه در طراحی سازه­های غیرفعال صرف افزایش میرایی الحاقی میراگرها مد نظر قرار گیرد احتمال افزایش شتاب مطلق وارد بر طبقات افزایش یافته و به تبع آن اجزای حساس به شتاب در ساختمان­ها بیشترین خرابی را هنگام زلزله تجربه خواهند نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical analysis of effective parameters in response of the nonlinear passive viscous systems

نویسندگان [English]

  • GholamReza Havaei 1
  • Alireza Zare 2
1 Assistant professor, Department of Civil and Environment Engineering, AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran
2 PhD student in Structural Engineering, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this article all the effective parameters in response of nonlinear passive viscous systems are investigated. Here, the term response is referred to the maximum inter-story drift and maximum absolute acceleration of the stories. Inter-story drift is known as the structural failure index and maximum absolute acceleration is known as the nonstructural and acceleration sensitive equipment in buildings. Based on the results, the more effective parameters in these systems are initial stiffness and strength of the building, amount of supplemental damping used in the system, stiffness of the braces connecting the dampers to the building and number of the stories. In order to show the effect of each pre-mentioned parameters, many linear and nonlinear passive control systems were analyzed by the time history method. For decreasing the influence of dominant input frequency of the excitation record and also for generalization, two white noise time histories normalized to the 1g were used as the input excitation. The results show that reduction of stiffness and strength are the key parameters in reducing absolute acceleration and also increasing the brace stiffness and supplemental damping are the most effective parameters in reduction of inter-story drift. In other words, if in design of passive control systems, only increasing the damping of the system is considered, the absolute acceleration of the system may be increased and as the result the acceleration sensitive equipment will experience the most failure during the earthquake.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Passive System
  • Viscous
  • damping
  • Strength
  • stiffness
  • Brace Stiffness

[1]  ASCE. (2010). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. Virginia: American Society of Civil Engineers.

[2]  Soong, T.T. and G.F. Dargush. (1997). Passive energy dissipation systems in structural engineering. New York: Wiley, 368.

[3]  Lavan, O., G.P. Cimellaro, and A.M. Reinhom. (2008). Noniterative optimization procedure for seismic weakening and damping of inelastic structures. Journal of Structural Engineering, ASCE,  134(10), 1638-1648.

[4]  Cimellaro, G.P. (2009). Optimal weakening and damping using polynomial control for seismically excited nonlinear structures. Earthquake Engineering and Engineering Vibration,  8(4), 607-616.

[5]  Cimellaro, G.P. and R. Retamales. (2007). Optimal softening and damping design for buildings. Structural Control and Health Monitoring,  14(6), 831-857.

[6]  Zare, A.R. and M. Ahmadizadeh. (2014). Design of viscous fluid passive structural control systems using pole assignment algorithm. Structural Control and Health Monitoring,  21(7), 1084-1099.

[7]  Karavasilis, T.L. and C.-Y. Seo. (2011). Seismic structural and non-structural performance evaluation of highly damped self-centering and conventional systems. Engineering Structures,  33(8), 2248-2258.

[8]  Lin, W.-H. and A.K. Chopra. (2003). Earthquake Response of Elastic Single-Degree-of-Freedom Systems with Nonlinear Viscoelastic Dampers. Journal of Engineering Mechanics,  129(6), 597-606.

[9]  Ahmadizadeh, M. (2007). On equivalent passive structural control systems for semi-active control using viscous fluid dampers. Structural Control and Health Monitoring,  14(6), 858-875.

[10]  Moghaddam, H. and R.K. Mohammadi. (2001). Ductility reduction factor of MDOF shear-building structures. Journal of Earthquake Engineering,  5(3), 425-440.