مقایسه پاسخ سازه‌های فولادی با میراگرهای مختلف تحت بار انفجارو زلزله

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی عمران، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد، مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی عمران، دانشگاه یزد، یزد، ایران

4 دانشیار، مهندسی عمران، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

میراگرهای غیر فعال که در ارتفاع سازه توزیع می‌شوند انرژی جانبی وارد بر سیستم سازه‌ای را متناسب با مشخصات هر یک از اجزاء و ماهیت بار وارده مستهلک می‌نمایند. سه گروه عمده میراگرهای غیرفعال شامل میراگرهای تسلیم شونده، ویسکوز و اصطکاکی است. در این تحقیق رفتار قاب ساده فولادی همراه با میراگرهای XADAS، اصطکاکی و ویسکوز در سیستم قطری و سیستم الاکلنگی، U شکل با عملکرد خمشی-برشی در برابر بارگذاری انفجاری و زلزله مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته‌اند. تحلیل دینامیکی غیرخطی بر روی مدل‌های سازه‌ای با تعداد طبقات ۳، ۵ و ۱۰  بر اساس دستورالعمل UFC 3-340- 02 در دو سطح مختلف بار انفجاری و بر اساس آیین نامه 2800 تحت چهار شتاب نگاشت زلزله در نرم افزار SAP 2000 انجام گردید. در ادامه ایده جدید میراگر لوله‌ای در سیستم الاکلنگی مطرح و با سایر میراگرهای مذکور مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد در بین میراگرهای مورد بررسی، میراگرهای ویسکوز و میراگر U  شکل در قاب‌های با سیستم الاکلنگی، بیشترین تأثیر را به ترتیب در برش پایه و جابه جایی بام تحت نیروی زلزله دارند. همچنین میراگرهای U شکل با عملکرد برشی و میراگر اصطکاکی در قاب‌های تحت انفجار، بیشترین تأثیر را به ترتیب در برش پایه و جابه جایی بام دارند. میراگر لوله‌ای پیشنهادی نیز در کاهش پاسخ قاب‌ها عملکرد مناسبی داشت. مقایسه نتایج مدل با داده‌های آزمایشگاهی صحت مطالعات را تایید می‌نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Steel Structure With Diverse Dampers Under Blast Load

نویسندگان [English]

  • Mohammad Fayyaz 1
  • Farbod Abasi 2
  • Sahar Mirmoeini 3
  • Ferydoon Khosravi 4
1 Assistant Professor, civil engineering faculty.Ihu, Tehran, Iran
2 MA, civil engineering faculty.Ihu, Tehran, Iran
3 MA, civil engineering faculty.Azad Yazd University, Yazd, Iran
4 Assistant Professor, civil engineering faculty.Ihu, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays terrorist attacks on civilian facilities have increased.Paying attention to the design of construction sites against the impact loads due to the explosion is important. Identifying the nature of explosive loads and their impact on the structure is one of the important issues to be studied. The explosion is one of the complex phenomena including high strain rate which highly affects the structural elements behavior. Regarding the fact that existing steel structures are typically designed based on conventional gravity and seismic loads, it is required that the performance of these structures be investigated under the explosion load. In this study, the evaluation of simple steel frame behavior with different dampers against explosive load and earthquake is investigated. Nonlinear dynamics analysis is performed on models with 3, 5 and 10 floor structures and in accordance with UFC 3-340-02 at two different levels of explosive charge, in the SAP 2000 software. The results show that between XADAS, friction dampers, Viscose in diagonal system, in the seesaw system, U-shaped with flexural and shear performance and proposed pipe dampers, The displacement dampers have the greatest impact in reducing the structure response. From this Friction damper and pipe and U-shaped with flexural function is more effective.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blast load
  • Nonlinear dynamic response
  • Damper
  • earthquake
  • steel structure
[1] Nielsen, L. and Mualla, I. (2002). A Friction Damping System Low Order Behavior and Design. Report Byg.Dtu,R-030., ISSN 1601-2917, ISBN 87-7877-090-4.
[2] Zhou, CW. and Han, JT. (2012). Study on the Seismic Performance of X-added Damping and Stiffness Energy Dissipation Device.
[3] Arturo Tena, Colunga. (1997). Mathematical Modeling of the ADAS Energy Dissipation; Technical Papers on Passive Energy Dissipation Devices, Engineering Structures, 19(10), 811-821.
[4] Dolce, M and Filardi, B and Marnetto, R and Nigro, D. (1996).Experimental tests and applications of a new biaxial elasto-plastic device for the passive control of structures. Forth world congress on joint sealants and bearing systems for concrete structures. Sacramento- California. ACI, SP-164.
[5] Constantinou, M.C. and M. Symans. (1992). Experimental and analytical investigation of seismic response of structures with supplemental fluid viscous dampers.: National Center for earthquake engineering research Buffalo, NY.
[6] GholamReza Havaei and Alireza Zare. (2017). Numerical analysis of effective parameters in response of the nonlinear passive viscous systems.JSCE,4(1), 35-47
[7] Tagawa, H. and Gao, J. (2012). Evaluation of Vibration Control System with U-dampers Based on Quasi-linear Motion Mechanism. Journal of Constructional Steel Research, 70, 213-225
 [8] Urgessa, G. S. and Arciszewski, T. (2011). Blast Response Comparison of Multiple Steel Frame Connections. Finite. Elem. Anal. Des, 47, 668-675.
‌[9] ‌Khandelwal, K. and El-Tawil, SH. and Sadek, F. (2009).Progressive Collapse Analysis of Seismically Designed Steel Braced Frames. Journal of Constructional Steel Research,65(3), 699-708.
‌[10]‌ Luccioni, B.M. and Ambrosini, R.D. and Danesi, R.F. (2004).Analysis of Building Collapse under Blast Load. Engineering structure, 26(1), 63–71.
 [11] Kim, J. and Kim, T. (2009).Assessment of Progressive Collapse Resisting Capacity of Steel Moment Frames. J. Constr. Steel. Res., 65, 169-179.
[12] Mohtashami, E. and Sinaie, S. and Shooshtari, A. (2010). The Evaluation of Steel Frames Behavior under Blast Loadings. In:Proc. of the 5th National Congress on Civil Eng. City: Mashhad,8.
[13] Shiravand, M. R. and Shabani, M. J. (2013).The Evaluation of the Special Moment Frame and Braced Frame Systems Performance under Blast Loadings. Steel Structures. 4 (2).109-114.
[14] Sabzevari,S and Shahabian Moghadam,F and Nouri,Y. (2017). The Analysis of Corrugated Panels Subjected to Blast Loadings. journal of structure & steel,1396 (22), 61-70.
[15] Mirza gol tabar roshan,A and Naseri,A. (2018). The Effects of Damper Location on the Retrofit of Steel Buildings Under Blast Loading. CEEJ,50(2), 31-40
[16] Nemati,A and Hadianfard M. A. and Johari, A. (2016). Investigation of Steel Column Behavior with Different Cross Sections under Blast Loading. Modares Civil Engineering Journal. 16 (4). 265-278.
[17] Hassanvand, P and Rasoul Abadi, M. H. and Moghadam, A. S. and Hosseini, M. (2016).Comparison of designing simple steel frame & coaxial brace systems by contrast of blast, using two methods of load & resistance coefficients & performance surfaces. JSCE.3 (3). 112-127.