اثر زلزله بر روی قاب فولادی با مهاربند کابلی و میراگر رئولوژی مغناطیسی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
مهدی عباسی 1
مجید برقیان 2
1 دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه تبریز
2 دانشگاه تبریز
10.22034/25.4.33
چکیده
طراحی سازه­ های مقاوم در برابر زلزله و کاهش خسارت ­های ناشی از آن، همواره مورد توجه بوده است. یکی از روش ­های کاهش ارتعاشات زلزله در قاب­های فولادی، استفاده از مهاربند کابلی است. همچنین، از روش­ های بهبود رفتار سازه در برابر بارهای لرزه ­ای، استفاده از میراگرها است. در این پژوهش، میراگر رئولوژی مغناطیسی و مهاربند کابلی به­ صورت همزمان به ­کار برده شده است. برای بررسی کارآیی سیستم پیشنهادی، چهار قاب فولادی بدون کابل و میراگر، فولادی با مهاربند کابلی، فولادی با میراگر رئولوژی مغناطیسی و فولادی با مهاربند کابلی به همراه میراگر رئولوژی مغناطیسی که دارای یک دهانه و دو دهانه است، انتخاب شده است. رفتار این قاب­ ها با فرض شرایط مختلف، تحت بار جانبی استاتیکی غیرخطی و بارهای لرزه ­ای در نرم ­افزار SAP2000 بررسی شده است. با بررسی نتایج به ­دست آمده از تحلیل استاتیکی غیرخطی حالت یک دهانه، نتیجه می ­شود که قاب فولادی با مهاربند کابلی و میراگر رئولوژی مغناطیسی، تغییرمکان جانبی قاب و اغلب تلاش ­های داخلی تیر و ستون را بیشتر از سایر قاب­ ها کاهش می­ دهد. با بررسی نتایج تحلیل دینامیکی تاریخچه ­زمانی حالت یک دهانه و دو دهانه، نتیجه می­ شود که سیستم پیشنهادی در اکثر زلزله­ های بررسی شده، تغییرمکان جانبی قاب و تلاش­ های داخلی تیر و ستون را بیشتر از سایر قاب ­ها کاهش می ­دهد. به عبارت دیگر، استفاده از مهاربند پیشنهادی، سبب بهبود عملکرد سازه در برابر بارهای جانبی می­ شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Earthquake Effect on Steel Frame with Cable Bracing and Magnetorheological (MR) Damper

نویسندگان English

Mahdi Abbasi 1
Majid Barghian 2
1 University of Tabriz
2 University of Tabriz
چکیده English

The design of earthquake-resistant structures and the reduction of damages caused by them have always been considered. One of the ways to reduce earthquake vibrations in steel frames is to use cable braces. In addition, one of the ways to improve the behavior of the structure against seismic loads is the use of dampers. In this research, magnetorheological damper and cable brace are used simultaneously. To check the effectiveness of the proposed system, four steel frames including, a steel frame without cables and dampers, a steel frame with cable braces, a steel frame with magnetorheological dampers and, a steel frame with cable braces along with magnetorheological dampers, which have one-span and two spans, were selected and the behavior of this frame Assuming different conditions, under nonlinear static lateral load and seismic loads, it has been checked in SAP2000 software. By examining the results obtained from the nonlinear static analysis of the case of a one span, it is concluded that the steel frame with cable brace and magnetorheological damper reduces the lateral displacement of the frame and often the internal forces of the beam and column more than other frames. gives by examining the results of the time-history dynamic analysis of one-span and two-span conditions, it is concluded that the proposed system reduces the lateral displacement of the frame and the internal forces of the beam and column more than other frames in most of the investigated earthquakes. In other words, using the proposed systems improves the performance of the structure against lateral loads.


کلیدواژه‌ها English

Magnetorheological (MR) Damper
Cable Bracing
Steel frame
Seismic Load
[1] Code No 766., 2017."Guidelines for the use of dampers in the design and retrofitting of buildings". Road, Housing and Urban Development Research Center [In Persian].
[2] Chae Y., 2011. "Seismic hazard mitigation of building structures using magneto-rheological dampers". PhD thesis, Lehigh University, pp: 1-200.
[3] Rahman M., Ong Z., Julai S., Ferdaus M. and Ahmed J., 2017. "A review of advances in magnetorheological dampers: their design optimization and applications", J. Zhejiang Univ. Sci, 18(12), pp: 991-1010.
[4] Rossi A., Orsini F., Scorza A., Botta F., Belfiore NP. and Sciuto S., 2018. "A review on parametric dynamic models of magnetorheological dampers and their characterization methods". In Actuators, 7(2), pp: 1-21.
[5] Najafi M., Barghian M., 2014. "New cable brace suggestion for retrofit of steel frames". Sharif journal of civil engineering, 2(30), pp: 121-127.
[6] Abhari S. and Barghian, M., 2017. "Improvement of cable arrangement in concrete structures with cable brace under earthquake load". Master’s thesis, Faculty of Civil Engineering, Tabriz University [In Persian].
[7] Hejazi SAM., Feyzpour A., Eslami A., Fouladgar, S., Eftekhari. A and Toghraie D., 2023. "Numerical investigation of rigidity and flexibility parameters effect on superstructure foundation behavior using three-dimensional finite element method." Case Studies in Construction Materials, 18.
[8] Chen J., Khabaz, MK., Ghasemian, MM., Altalbawy FM., Jalil AT., Eftekhari, SA. and Albahash, ZF., (2023). “Transverse vibration analysis of double-walled carbon nanotubes in an elastic medium under temperature gradients and electrical fields based on nonlocal Reddy beam theory”. Materials Science and Engineering.
[9] Farahmandazar B., Mohajer RN. and Talatahari S, 2011. "Seismic Mitigation of Tall Buildings Using Magnetorheological Dampers". Asian Journal of civil engineering, 12(5), pp: 637-649.
[10] Şahin Ö., Gökhanadar N., Kemerli M., Caglar N., Şahin I., Parlak Z., Kükrek S. and Engin T., 2021. "A comparative evaluation of semi-active control algorithms for real-time seismic protection of buildings via magnetorheological fluid dampers". Journal of Building Engineering, 42(1), pp: 1-11.
[11] You J., Yang Y., Yongfeng F. and Zhang X., 2022. "Seismic response study of L-shaped frame structure with magnetorheological dampers". Applied Sciences, 12(12), pp: 1-22.
[12] Soltane S., Montassar S., BenMekki O. and El Fatmi R., 2015. "A hysteretic Bingham model for MR dampers to control cable vibrations". Journal of Mechanics of Materials and Structures, 10(2), pp:195-206.
[13] Wang W., Hua X., Wang X., Wu J., Sun H. and Song H,. 2019. "Mechanical behavior of magnetorheological dampers after long term operation in a cable vibration control system". Structural Control and Health Monitoring, 26(1), pp: 1-19.
[14] Javadinasab S. and Ghorbani-Tanha A., 2020. "Semi-active fuzzy control of Lali Cable-Stayed Bridge using MR dampers under seismic excitation". Frontiers of Structural and Civil Engineering, 14(1), pp: 706-721.
[15] Torabi A, 2005."Examples of SAP2000 along with analysis results". Tehran Simai Danesh, pp: 612-620 [In Persian].
[16] Lord Corporation., 2003. “RD-1005-3 Product Bulletin”, Prepared by Lord Company.
[17] RamaRaju K., 2008. "Studies on seismic performance enhancement of buildings with viscous fluid dampers and magnetorheological dampers", Chennai university India, PhD Thesis.
[18] RamaRaju K., Jame A., Gopalakrishnan N., Muthumani K. and Nages, R, 2014. "Experimental studies on seismic performance of three‐story steel moment resisting frame model with scissor jack magnetorheological damper energy dissipation systems". Structural Control and Health Monitoring, 21(5), pp: 741-755.
[19] Eftekhari., A, Hashemian M. and Toghraie D, 2020. "Optimal vibration control of multi-layer micro-beams actuated by piezoelectric layer based on modified couple stress and surface stress elasticity theories." Physica A: Statistical Mechanics and its Applications.