بررسی استفاده از شاخص عملکرد مبتنی بر انرژی در طراحی میراگر اصطکاکی پال و ویسکوز و جداساز لرزه ای در سازه بتن‌آرمه

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
حامد پلویی 1
سپیده رحیمی 2
محمد حسین زاده 2
مرتضی حسینعلی بیگی 3
1 دانشجوی دکترای مهندسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور
2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور
3 استادیار گروه مهدسی عمران، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
10.22034/23.3.77
چکیده
روش‌های مختلفی برای طراحی اتلاف کننده‌های انرژی وجود دارد. با توجه به نوع عملکرد این المان‌ها بهتر است روش طراحی متناسب با انرژی مستهلک‌شده اتخاذ شود تا مشخص شود چه باری برای المان‌های اتلاف کننده‌ی انرژی باید به‌عنوان بار طرح در نظر گرفته شود تا این المان‌ها بهترین عملکرد لرزه‌ای را داشته باشند. یکی از این روش‌ها استفاده از شاخص عملکرد مبتنی بر انرژی است. این روش معمولاً برای طراحی میراگرهای اصطکاکی پال استفاده می‌شود. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از این روش برای یک سازه 12 طبقه بتن‌آرمه میراگرهای اصطکاکی پال، ویسکوز و جداساز لرزه‌ای از نوع تکیه‌گاه لاستیکی سربی طراحی و عملکرد آن‌ها با یکدیگر بررسی شود. بر این اساس برای رکوردهای زلزله‌ی طرح شاخص عملکرد مبتنی بر انرژی محاسبه و بار طرح بهینه برای این سه اتلاف کننده‌ی انرژی محاسبه‌شده است. سازه‌ها با بار بهینه طرح تحت بارهای دینامیکی قرارگرفته و مواردی مانند سهم المان‌ها در اتلاف انرژی و منحنی شکنندگی آن‌ها مورد ارزیابی قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهد در یک شتاب طیفی ثابت (Sa) احتمال فرا گذشت از سطح عملکرد مشخص سازه‌ی دارای میراگر اصطکاکی پال که بر این اساس طراحی‌شده است کمتر از سایر سازه‌هاست. همچنین در شتاب طرح جداساز لرزه‌ای مقدار انرژی بیشتری را نسبت به دو سازه‌ی دیگر تلف ‌کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the use of Energy-based Performance Iindex in the Design of Pall friction and Viscous Dampers and Vibration Isolators in RC Structures

نویسندگان English

H. POLOIEE 1
S. Rahimi 2
M. hoseinzade 2
M. hoseinali beygi 3
1 Ph.D. student of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Islamic Azad University, Noor branch
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technical Engineering, Islamic Azad University, Noor branch
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol
چکیده English

There are different ways to design energy dissipators. According to the type of performance of these elements, it is better to adopt the design method according to the consumed energy in order to determine what load should be considered as the design load for the energy-dissipating elements so that these elements have the best seismic performance. One of these methods is the use of energy-based performance index. This method is usually used to design pall friction dampers. In this research, it has been tried to use this method for a 12-story reinforced concrete structure of friction dampers, viscous, and seismic isolators of the lead rubber support type, and their performance is investigated. Based on this, for the earthquake records, the energy-based performance index has been calculated and the optimal design load has been calculated for these three energy wasters. Structures with optimal design load are subjected to dynamic loads and the contribution of elements in energy loss and their fragility curve have been evaluated. The results show that in a constant spectral acceleration (Sa), the probability of exceeding the specified performance level of a structure with a friction damper that is designed on this basis is lower than other structures. Also, in the acceleration of the design, the seismic isolator has wasted more energy than the other two structures.

کلیدواژه‌ها English

Pal damper
viscose
seismic isolator
energy-based performance index
Reinforced concrete structure
1. Milanchian, R. and M. Hosseini, Study of vertical seismic isolation technique with nonlinear viscous dampers for lateral response reduction. Journal of Building Engineering, 2019. 23: p. 144-154.
2. Pérez-Rocha, L.E., J. Avilés-López, and A. Tena-Colunga, Base isolation for mid-rise buildings in presence of soil-structure interaction. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2021. 151: p. 106980.
3. Cancellara, D. and F. De Angelis, A base isolation system for structures subject to extreme seismic events characterized by anomalous values of intensity and frequency content. Composite Structures, 2016. 157: p. 285-302.
4. Bilal, A., Z. Mohammad, and A. Baqi, Seismic Response of Hill Buildings with Base Isolation and URM Infills, in Earthquakes and Structures. 2022, Springer. p. 277-289.
5. De Luca, A., et al., Horizontal capacity of base isolation rubber devices under large vertical design stress, valued through full-scale tests. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2022. 159: p. 107264.
6. Bagheri, S., et al. U-shaped metallic-yielding damper in building structures: Seismic behavior and comparison with a friction damper. in Structures. 2015. Elsevier.
7. Jarrahi, H., et al., Optimal design of rotational friction dampers for improving seismic performance of inelastic structures. Journal of Building Engineering, 2020. 27: p. 100960.
8. Golmoghany, M.Z. and S.M. Zahrai. Improving seismic behavior using a hybrid control system of friction damper and vertical shear panel in series. in Structures. 2021. Elsevier.
9. Veismoradi, S., et al., Development and parametric study of a new self-centering rotational friction damper. Engineering Structures, 2021. 235: p. 112097.
10. Miyamoto, H.K., et al., Limit states and failure mechanisms of viscous dampers and the implications for large earthquakes. Earthquake engineering & structural dynamics, 2010. 39(11): p. 1279-1297.
11. Sarcheshmehpour, M., H.E. Estekanchi, and M.A. Ghannad, Optimum placement of supplementary viscous dampers for seismic rehabilitation of steel frames considering soil–structure interaction. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 2020. 29(1): p. e1682.
12. Scozzese, F., et al., Influence of viscous dampers ultimate capacity on the seismic reliability of building structures. Structural Safety, 2021. 91: p. 102096.
13. Hu, X., et al., Simplified design method for structure with viscous damper based on the specified damping distribution pattern. Journal of Earthquake Engineering, 2022. 26(3): p. 1367-1387.
14. Mualla, I.H. and B. Belev, Performance of steel frames with a new friction damper device under earthquake excitation. Engineering Structures, 2002. 24(3): p. 365-371.
15. Zhou, Y., et al., A practical design method for reinforced concrete structures with viscous dampers. Engineering structures, 2012. 39: p. 187-198.
مهندسی عمران مدرس
دوره 23، شماره 3
مرداد و شهریور 1402
صفحه 77-88