بررسی عملکرد لرزه ای سازه های قاب فولادی با استفاده از میراگر پیستونی با صفحات نیم دایره ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی عمران - دانشگاه محقق اردبیلی

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل

چکیده

اخیرا با افزایش ارتفاع ساختمان‌ها ضرورت استفاده از سیستم‌های مقاوم در برابر نیرو‌های جانبی نظیر زلزله و تند باد بیشتر احساس می‌شود و عدم توجه به این موضوع، آسیب‌هایی را به دنبال خواهد داشت. در میان سیستم‌های مقاوم در برابر بار‌های دینامیکی می‌توان به سیستم مهاربند پیستونی شکل اشاره کرد که نقش مهمی در پایداری سازه‌ها و کنترل پاسخ‌های دینامیکی از قبیل جابجایی و شتاب، دارند و با جذب انرژی، سازه را در برابر تحریکات مختلف مقاوم کرده و مانع از ایجاد آسیب‌های جدی به سازه می‌شوند. در این مقاله، سیستم‌ مهاربند پیستونی شکل جدیدی که از دو لوله خارجی و داخلی و تعدادی صفحات نیم دایره‌ای موازی متصل به آن‌ها تشکیل شده‌اند در نظر گرفته شده است که در برابر فشار و کشش و کمانش هم، مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند و به صورت‌های مختلف همگرا، واگرا و غیره می‌توانند نصب شوند و با اتلاف انرژی از میزان نیرو‌های جانبی وارد بر سازه می‌کاهند. در این مقاله رفتار قاب فولادی با استفاده از سیستم مهاربند پیستونی شکل در برابر بار‌های دینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است و برخی پاسخ‌های دینامیکی آن کنترل شده است. برای این منظور پنج نوع پیستون طراحی شده است که هر کدام در یک قاب فلزی یک دهنه تعبیه شده‌اند. پس از مدلسازی هر پنج نوع مهاربند، نتایج با یکدیگر مقایسه شده‌اند. اصلی‌ترین هدف این پژوهش، بررسی کارایی این سیستم جدید در کنترل پاسخ‌های دینامیکی نظیر جابجایی، سرعت و شتاب و کمانش مهاربند پیستونی شکل خواهد بود تا آسیب‌های ناشی از بار‌های جانبی که به سازه اعمال می‌شوند حداقل گردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating seismic performance of steel frame structures using piston damper with semi-circular plates

نویسندگان [English]

  • Amin Ghannadiasl 1
  • mahdi eisazadeh 2
1 Associate Professor Department of Civil Engineering - University of Mohaghegh Ardabili
2 Department of Civil Engineering, University of Mohaghegh Ardabili: Ardabil,
چکیده [English]

Recently, with the increase in the height of buildings, the need to use systems resistant to lateral forces such as earthquakes and strong winds has become more pronounced, and the lack of attention to them will lead to damage. Among the systems resistant to dynamic loads, the piston-shape bracing system has an important role in the stability of structures and the control of dynamic responses, such as displacement and acceleration, and by absorbing energy, the structure is protected against various excitations and prevent serious damage to the structure. In this paper, a new piston-shaped system consisting of two outer and inner tubes and several parallel semi-circular plates attached to them is considered, which exhibits good resistance to compression, tensile and buckling, and can be mounted in a variety of concentric, eccentric and other ways, reduce the lateral forces to the structure by dissipating energy. In this paper, the behavior of a steel frame using the piston-shaped bracing system against dynamic loads is investigated and some of its dynamic responses are controlled. Five types of pistons are designed for this purpose, each placed in a one span steel frame. After modeling all five types of braces, the results are compared with each other. The main purpose of this study will be to investigate the efficiency of controlling dynamic responses such as displacement, velocity and acceleration and buckling of the piston-shaped brace to minimize the damage caused by lateral loads applied to the structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piston-Shaped bracing
  • Displacement
  • acceleration
  • Dynamic Property
  • cyclic loading
[1] Xu, F., Chen, J., Shu, K., and Su, M. (2018). Cyclic behaviour of double-tube buckling-restrained braces for boiler steel plant structures. Journal of Constructional Steel Research, 150, 556–569.
[2] Prasanna Kumar, M., and Vishnu, R. M. (2017). A comparative study on effect of lateral loading on steel braced reinforced concrete structure of unsymmetrical building plan. International Journal of Civil Engineering and Technology, 8(8), 609-616.
[3] D’Aniello, M., Costanzo, S., and Landolfo, R. (2015). The influence of beam stiffness on seismic response of chevron concentric bracings. Journal of Constructional Steel Research, 112, 305–324.
[4] Panchal, D., and Purohit, S. (2013). Dynamic response control of a building model using bracings. Procedia Engineering, 51, 266–273.
[5] Yang, J., Wu, J., and Li, Z. (1996). Control of seismic-excited buildings using active variable stiffness systems. Engineering Structures, 18(8), 589–596.
[6] Skinner, R.I., Kelly, J.M. and Heine, A.J. (1974). Hysteretic dampers for earthquake resistant Structures. Earthquake Engineering and structural Dynamics, Vol. 3, No. 3, 287-296.
[7] Seker, O., Akbas, B., Seker, P. T., Faytarouni, M., Shen, J., and Mahamid, M. (2017). Three-segment steel brace for seismic design of concentrically braced frames. Journal of Constructional Steel Research, 137, 211–227.
]8[ نیک هوش, کیانوش, کافی, محمد علی. (1398). مطالعه آزمایشگاهی تاثیر هندسه پره در میراگرهای تسلیمی شکاف­دار فولادی بر رفتار لرزه­ای آن­ها و معرفی الگوی بهینه تحت بارگذاری چرخه­ای. نشریه مهندسی سازه و ساخت.
]9[ کهنه‌پوشی, امید, سالم, افراسیاب. (1397). بررسی رفتار سازه‌ای میراگر شکاف­دار در اتصال تیر به ستون فولادی. نشریه مهندسی سازه و ساخت.
]10[ قنادی اصل, امین, اسرافیلی, حسین, رحمن شکرگزار, حامد. (1397). عملکرد لرزه­ای قاب‌های مهاربندی شده همگرا با خروج از مرکزیت ورق اتصال بادبند. نشریه مهندسی سازه و ساخت.
[12] Jarrah, M., Khezrzadeh, H., Mofid, M., Jafari, K. (2019). Experimental and numerical evaluation of piston metallic damper (PMD). Journal of Constructional Steel Research, 154, 99–109.
[11] Davaran, A., and Hoveidae, N. (2009). Effect of mid-connection detail on the behavior of x-bracing systems. Journal of Constructional Steel Research, 65(4), 985–990.
[13] Cheraghi, A., and Zahrai, S. M. (2016). Energy Dissipation Improvement in CBFs Using Perforated Gusset Plates. Amirkabir Journal of Civil and Environmental Engineering, 48(3), 339-349.