مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

معرفی و ارزیابی یک طرح کنترلی ساده و در دسترس برای سازه‌های در معرض زلزله: میراگر جرمی تنظیمی جداشده در خرپشته

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده
دانشیار، دانشکده مهندسی معدن، عمران و شیمی، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
در این پژوهش، سامانه‌ای نوین برای کنترل لرزه‌ای سازه‌ها با عنوان RITMD معرفی شده که ترکیبی از میراگر جرمی تنظیم‌شده و جداسازهای لرزه‌ای است. در این طرح، خرپشته ساختمان به‌عنوان نوسانگر فرعی عمل کرده و با نصب جداساز در طبقه خرپشته، امکان جابه‌جایی‌های بزرگ فراهم می‌شود. انرژی لرزه‌ای به‌جای انتقال کامل به سازه، به خرپشته منتقل شده و موجب کاهش مؤثر ارتعاشات سازه می‌گردد. برای ارزیابی عملکرد سامانه، یک قاب خمشی فولادی پنج‌طبقه تحت چهار رکورد زلزله معروف شامل دو زلزله دور از گسل (ال‌سنترو و هاچینو) و دو زلزله نزدیک گسل (کوبه و نورت‌ریج) مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفت. مدل‌سازی اولیه در نرم‌افزار ETABS و تحلیل‌های غیرخطی در محیط SeismoStruct صورت گرفت. نتایج تحلیل‌ها نشان داد که پیاده‌سازی سامانه RITMD منجر به کاهش مؤثری در پاسخ‌های لرزه‌ای قاب شامل جابه‌جایی‌های طبقات، شتاب‌ها، دریفت و برش پایه شده است. نتایج نشان داد که در زلزله ال‌سنترو، جابه‌جایی طبقات تا 36.71٪، شتاب طبقات تا 38.55٪ و دریفت طبقات تا 36.71٪ کاهش‌یافته است. همچنین، در زلزله کوبه، این مقادیر به ترتیب تا 14.90٪، 17.30٪ و 17.51٪ کاهش یافتند. به طور میانگین، سامانه RITMD موجب کاهش 20٪ در جابه‌جایی طبقات، 15٪ در شتاب، 18٪ در دریفت و 20٪ در برش پایه شد. این روش با‌قابلیت اجرا در سازه‌های جدید و موجود، هزینه پایین، پیاده‌سازی سریع و عملکرد مؤثر، راهکاری کاربردی برای بهبود ایمنی لرزه‌ای سازه‌ها به شمار می‌رود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Introduction and evaluation of a simple and accessible control strategy for seismic-excited structures: Ridge-Isolated Tuned Mass Damper

نویسنده English

Sadegh Etedali
Associate Professor, Faculty of Mining, Civil and Chemical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
چکیده English

A novel seismic control system, referred to as Ridge-Isolated Tuned Mass Damper (RITMD) is introduced; combined of the features of a Tuned Mass Damper (TMD) and seismic isolation. In RITMD, the building’s ridge acts as a secondary oscillator, and the installation of seismic isolators at the ridge level allows for large displacements. Instead of transferring the entirety of seismic energy to the main structure, a significant portion is diverted to the ridge, which effectively reduces the building’s seismic vibrations. To evaluate the performance of the RITMD system, a five-story steel moment-resisting frame was subjected to nonlinear dynamic analysis under two far-field (El Centro and Hachinohe) and two near-field (Kobe and Northridge) earthquakes. Initial modeling was conducted in ETABS, and nonlinear analyses were carried out using SeismoStruct. Results indicated that implementing the RITMD system significantly reduced seismic responses, including story displacements, accelerations, inter-story drifts, and base shear. Specifically, in the El Centro earthquake, story displacements were reduced by up to 36.71%, accelerations by 38.55%, and drifts by 36.71%. In the Kobe earthquake, these reductions were 14.90%, 17.30%, and 17.51%, respectively. On average, the system achieved reductions of 20% in displacements, 15% in accelerations, 18% in drifts, and 20% in base shear. With its applicability to both new and existing structures, low cost, quick implementation, and effective performance, the RITMD system represents a practical solution for enhancing seismic safety in buildings.

کلیدواژه‌ها English

Seismic control of structures
Tuned mass damper
Seismic isolation
Ridge-isolated TMD
Seismic evaluation

  • تاریخ دریافت 20 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 10 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 05 مهر 1404