مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

معرفی یک سیستم نوین مهاربندی مجهز به میراگر دورانی برای بهبود عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
3 دانشیار، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
4 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
10.22065/jsce.2026.590756.4062
چکیده
قاب‌های خمشی فولادی به دلیل شکل‌پذیری مناسب و ظرفیت بالای اتلاف انرژی، از پرکاربردترین سیستم‌های باربر جانبی در مناطق لرزه‌خیز محسوب می‌شوند؛ با این حال، سختی نسبتاً پایین این سیستم‌ها سبب افزایش تغییرمکان‌های جانبی و کاهش عملکرد لرزه‌ای آن‌ها می‌شود. هرچند سیستم‌های مهاربندی متداول می‌توانند سختی جانبی سازه را افزایش دهند، اما چالش‌هایی نظیر کمانش اعضای مهاربندی، کاهش شکل‌پذیری و محدودیت در ظرفیت اتلاف انرژی، می‌تواند کارایی آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. ازاین‌رو، هدف این پژوهش معرفی و ارزیابی یک سیستم مهاربندی مجهز به میراگر دورانی جهت بهبود عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی است. در این سیستم، از پین‌های تسلیم‌شونده ساعت‌شنی به‌عنوان اعضای مستهلک‌کننده انرژی استفاده شده است که با ایجاد تغییرشکل‌های غیرخطی، بخش قابل‌توجهی از انرژی ورودی ناشی از زلزله را جذب کرده و آسیب را در این اعضای قابل‌تعویض متمرکز می‌کنند. به‌منظور ارزیابی تاثیر این سیستم، پس از اعتبارسنجی روش مدل‌سازی، نمونه‌های سه‌بعدی قاب‌های مجهز به میراگر در نرم‌افزار ABAQUS مدل‌سازی و با استفاده از تحلیل اجزای محدود تحت بارگذاری چرخه‌ای بررسی شدند. نتایج نشان داد که استفاده از میراگر سختی الاستیک قاب‌ها را 1/94 تا 2/19 برابر، مقاومت جانبی را 36/03 تا 47/72 درصد و ظرفیت اتلاف انرژی را 72/31 تا 94/01 درصد نسبت به قاب بدون میراگر افزایش می‌دهد. همچنین، میرایی مؤثر قاب‌های مجهز به این میراگر در دریفت ۵ درصد به حدود ۴۲ درصد رسید و سختی مؤثر آن‌ها در انتهای بارگذاری چرخه‌ای 39/21 تا 52/03 درصد بیشتر از قاب بدون میراگر باقی ماند. در نتیجه، سیستم پیشنهادی می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر جهت بهبود عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Introducing a Novel Bracing System Equipped with a Rotational Damper for Improving the Seismic Performance of Steel Moment Frames

نویسندگان English

Amir Reza Salimi 1
Ehsan Darvishan 2
Abdoreza S. Moghadam 3
Amir Homayoon Kosarieh 4
1 Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, RO.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, RO.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran
3 Associate Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, RO.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran
چکیده English

Steel moment-resisting frames (SMRFs) are widely used in seismic regions because of their high ductility and energy dissipation capacity. However, their relatively low stiffness often leads to excessive lateral deformations and reduced seismic performance. Although conventional bracing systems can improve structural stiffness, challenges such as brace buckling, reduced ductility, and limited energy dissipation capacity may adversely affect their seismic performance. Accordingly, this study proposes a novel toggle-brace-type rotational damper (TBRD) incorporating hourglass-shaped yielding pins (HYPs) as replaceable energy-dissipating elements. Seismic input energy is dissipated through the inelastic deformation of the HYPs, thereby confining damage to the replaceable pins. After validating the numerical modeling technique, three-dimensional finite element models were developed in ABAQUS and subjected to cyclic loading to evaluate the effect of the TBRD on the seismic performance of SMRFs. The results showed that the proposed damper increased elastic stiffness by 1.94–2.19 times, lateral strength by 36.03–47.72%, and energy dissipation capacity by 72.31–94.01% compared with the bare frame. Moreover, effective damping reached approximately 42% at 5% story drift, while effective stiffness remained 39.21–52.03% higher than that of the bare frame at the end of cyclic loading. Based on the findings, the proposed system effectively improves the overall seismic performance of SMRFs.

کلیدواژه‌ها English

Steel moment-resisting frame
Hourglass yielding pin
Rotational damper
Cyclic loading
Energy dissipation
Seismic performance

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 15 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 25 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 10 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 15 مهر 1405