انجمن مهندسی سازه ایران مهندسی سازه و ساخت 2476-3977 12 05 2025 08 01 Optimum Design and Investigation of the Operational Mechanism of Hybrid Friction and Metallic Yielding Dampers for Multi-level Vibration Control طراحی بهینه و بررسی مکانیزم رفتاری میراگر ترکیبی اصطکاکی و فولادی جاری شونده برای کنترل سطوح مختلفی از ارتعاشات در سازه‌ها 136 154 210669 10.22065/jsce.2024.474690.3503 FA منصور باقری دانشیار، دانشکده مهندسی معدن، عمران و شیمی، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران 0000-0003-0024-1683 امید رعنایی دانشجوی دکتری، دانشکده عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2024 08 27 Metallic yielding dampers (MYD) often fail to provide adequate energy dissipation under mild vibrations, such as low seismic loads or strong winds, as they remain in an elastic state. This research aims to develop a hybrid damper suitable for various levels of seismic and wind vibrations. The proposed hybrid damper integrates metallic yielding dampers (MYD) and friction dampers (FD) in a series configuration. The behavior mechanism of this combined damper is tailored so that, under mild seismic vibrations and wind conditions where the MYD remains elastic, the friction damper engages. Conversely, under severe seismic loads, both the FD and MYD operate concurrently. The design methodology for the FD and MYD dampers is predicated on the elastic force of the metallic damper and the uniform stress distribution throughout the metallic element, respectively. This study proposes an optimal geometry for the metallic damper characterized by a specific shape factor, λ=1.6 (〖mm〗^0.5). Subsequently, the behavioral mechanism of the proposed hybrid damper was assessed using the ASCE loading protocol. The findings indicate that the proposed damper exhibits stable hysteretic behavior and a high energy dissipation capacity. Also, the MYD with the above shape factor is capable of withstanding a maximum displacement range of more than 40 (mm) and a cumulative displacement of more than 1500 (mm) under the desired loading protocol; which indicates the high energy dissipation capacity of the above damper relative to the volume of steel consumed. Additionally, by addressing buckling constraints, the capacity of the hybrid damper has been enhanced, allowing it to endure more cycles and has increased the ductility of the hybrid damper by about 30%. میراگرهای فولادی جاری شونده تحت ارتعاشاتی مانند بارهای لرزه‌ای خفیف یا بادهای شدید به دلیل باقی‌ماندن در حالت الاستیک، دارای اتلاف انرژی مناسبی نمی‌باشند. هدف از انجام پژوهش حاضر، توسعه نوعی از میراگر ترکیبی است که برای سطوح مختلفی از ارتعاشات لرزه‌ای و باد کاربرد داشته باشد. این نوع میراگر ترکیبی، متشکل از میراگر فولادی جاری شونده و اصطکاکی است که به‌صورت سری به یکدیگر متصل شده‌اند. مکانیزم رفتاری میراگر ترکیبی پیشنهادی به‌گونه‌ای است که برای ارتعاشات خفیف (که میراگر فلزی در حالت الاستیک باقی می‌ماند)، میراگر اصطکاکی عمل کرده و تحت بارهای لرزه‌ای شدید میراگر اصطکاکی همراه با میراگر فولادی اقدام به اتلاف انرژی می‌کنند. رویکرد طراحی میراگر اصطکاکی و فولادی جاری شونده به ترتیب بر اساس نیروی الاستیک میراگر فولادی و توزیع تنش یکنواخت در سرتاسر المان‌های فولادی است؛ لذا در این پژوهش ابتدا یک هندسه بهینه برای میراگر فولادی با ضریب شکل λ=1.6 (〖mm〗^0.5) پیشنهاد شد. سپس مکانیزم رفتاری میراگر ترکیبی پیشنهادی و هریک از اجزاء تحت پروتکل بارگذاری ASCE7 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دهنده رفتار چرخه‌ای پایدار و ظرفیت بالای میراگر پیشنهادی برای استهلاک انرژی است. همچنین میراگر فولادی با ضریب شکل فوق توانایی تحمل حداکثر دامنه جابه‌جایی بیش از(mm) 40 و جابه‌جایی انباشت بیش از (mm) 1500 تحت پروتکل بارگذاری مورد نظر دارد؛ که بیانگر ظرفیت بالای استهلاک انرژی میراگر فوق نسبت به حجم فولاد مصرفی است. از طرف دیگر با در نظر گرفتن قیدهای کنترل کمانش، ظرفیت میراگر ترکیبی پیشنهادی افزایش یافته که می‌تواند چرخه‌های بارگذاری بیشتری را تحمل کند و باعث افزایش شکل‌پذیری میراگر ترکیبی پیشنهادی تا حدود 30% شده است. https://www.jsce.ir/article_210669_02c66e133f1b119e72fa06bee75205ce.pdf