شماره مدرك :
16875
شماره راهنما :
14960
پديد آورنده :
احمدي، عليرضا
عنوان :

رفتار و عملكرد لرزه اي سازه هاي فولادي مجهز به ميراگر جاري شونده خمش خالص

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
سازه
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
هفده، 131ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فرهاد بهنام فر
توصيفگر ها :
ميراگر خمش خالص , مهاربند همگراي ويژه , ضريب اصلاح پاسخ , تحليل استاتيكي غيرخطي , تحليل ديناميكي غيرخطي , فيوز سازه اي , رفتار چرخه اي
استاد داور :
حسين تاجمير رياحي، پيام اسدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/18
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
دانشكده :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/21
كد ايرانداك :
2789940
چكيده فارسي :
يكي از روش هاي كاهش خسارت ناشي از زلزله، متمركز ساختن خرابي ها در اعضاي از پيش تعيين شده مي باشد. اين اعضا كه در حين زلزله با جذب قسمت عمده اي از نيروي زلزله آسيب هاي وارده به سازه را به حداقل مي رسانند با نام فيوزهاي سازه اي شناخته مي شوند. فيوزهاي سازه اي را مي توان به گونه اي طراحي كرد كه پس از زلزله قابليت جايگزيني يا تعمير را داشته باشند. استفاده از اين‌ روش باعث بهينه‌سازي طراحي و صرفه اقتصادي در هزينه هاي ساخت و بهسازي لرزه اي نيز مي شود. در اين پژوهش رفتار و عملكرد سازه هاي فولادي با سيستم ميراگر جاري شونده خمش خالص مورد بررسي و تحقيق قرار گرفته و با سيستم سازه اي مهاربند همگراي ويژه مقايسه مي شود. اين ميراگر از تعدادي ورق هاي فولادي تشكيل شده كه با استفاده از مكانيزمي باعث ايجاد لنگر خمشي خالص در بخش عمده اي از ورق ها مي گردند. سازه هاي مورد مطالعه در اين تحقيق داراي تعداد طبقات 4، 8 و 12 بوده كه با استفاده از يكي از نرم افزارهاي رايج طراحي شده اند. سيستم سازه اي با ميراگر مورد نظر در دو حالت نسبت سختي مهاربند به ميراگر برابر با 1/5 و 2 طراحي شده و مورد ارزيابي قرار گرفته اند. پس از طراحي به منظور انجام تحليل هاي غيرخطي، مدلسازي غيرخطي سازه ها در نرم افزار OpenSEES انجام شده و در هر دو نوع سيستم سازه اي تيرها و ستون ها با استفاده از المان فايبر با فرمول بندي نيرويي مدل شده اند. براي مدلسازي مهاربندها در سيستم مهاربند همگراي ويژه، از 8 قطعه المان فايبر با فرمول بندي تغييرمكاني كه داراي يك نقص اوليه به اندازه 0/001 طول مؤثر مهاربند در وسط آن مي باشد، استفاده شده است. همچنين به منظور مدلسازي ميراگر مورد نظر از يك فنر محوري كه رفتار ميراگر با استفاده از يك مصالح خاص به آن اختصاص يافته، استفاده شده است. مدل ارائه شده با استفاده از نتايج 16 نمونه آزمايشگاهي صحت سنجي گرديد كه از روي مقايسه نتايج مشخص شد كه مدل مورد نظر داراي دقت بسيار خوبي براي مدلسازي ميراگر خمش خالص مي باشد. پس از مدلسازي سازه ها، رفتار و عملكرد آن ها با استفاده از دو نوع تحليل استاتيكي غيرخطي بارافزون و تحليل ديناميكي غيرخطي مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفتند. نتايج تحليل بارافزون سازه ها نشان دادند كه سيستم با ميراگر خمش خالص داراي ضريب اضافه مقاومت، ضريب كاهش مقاومت و ضريب رفتار بزرگتري نسبت به سيستم مهاربند همگراي ويژه مي باشد. علاوه بر اين مشاهده شد كه در سيستم با ميراگر مورد نظر با كاهش نسبت سختي مهاربند به ميراگر ضريب اضافه مقاومت، ضريب شكل پذيري و ضريب رفتار سازه افزايش مي يابد. از روي نتايج تحليل ديناميكي نيز مشخص شد كه مقادير تغييرمكان جانبي نسبي حداكثر و پسماند در سازه هاي با ميراگر مورد نظر به دليل رفتار نرم تر و شكل پذيرتر، بيشتر از سازه هاي با سيستم مهاربند همگراي ويژه مي باشند. با اين حال در سيستم با ميراگر مقادير تغييرمكان جانبي نسبي حداكثر تقريبا كمتر از 1٪ بود كه نشان دهنده سختي مناسب اين نوع سيستم سازه اي مي باشد. به علاوه با كاهش نسبت سختي مهاربند به ميراگر مشاهده شد كه مقادير تغييرمكان جانبي نسبي حداكثر و پسماند كاهش مي يابد. همچنين نتايج تحليل ديناميكي نشان دادند كه در سيستم با ميراگر مورد نظر كليه ي اعضا شامل تيرها، ستون ها و مهاربندها در ناحيه الاستيك باقي مانده و هيچ گونه آسيبي به آن ها وارد نشده است. اين موضوع نشان مي دهد كه اين ميراگر همانند يك فيوز سازه اي عمل نموده و از آسيب به ساير المان ها جلوگيري مي كند. اين در حالي است كه در سيستم مهاربندي، تنها تيرها و ستون ها در ناحيه الاستيك باقي مانده اما مهاربندها تغيير شكل هاي پلاستيك قابل توجهي را تجربه نموده اند.
چكيده انگليسي :
One of the methods to reduce earthquake damage is to concentrate damage on pre-defined members. These members, which minimize damage to the structure by absorbing major part of the seismic force during an earthquake, are known as structural fuses. Structural fuses can be designed in a way that could be replaced or repaired after an earthquake. Using this method also optimizes design and makes seismic retrofit and construction cost-effective. In this research, the behavior and performance of steel structures with pure bending yielding damper system were studied and compared with a special concentrically braced frame system. This damper is composed of a number of steel plates which, by using a mechanism, creates pure bending yielding moment in major parts of the plates. The structures studied in this research have 4, 8 and 12 floors that have been designed by a common software. The structural system has been designed with the damper in two modes of brace stiffness-to-damper ratio equal to 1.5 and 2 and the modes have been eva‎luated. To perform nonlinear analysis, nonlinear modeling of structures was performed in OpenSEES software after the design and in both types of structural systems, beams and columns were modeled using fiber element with force-based formulation. To model the braces in the special concentrically braced frame system, 8 segments of a fiber element with displacement formulation have been used, that has an initial imperfection in the middle which is 0.001 of the brace effective length. Also, to model the damper, an axial spring to which the hysteresis damper behavior is assigned with a specific material has been applied. The proposed model was verified by results of 16 experimental specimens. Based on the comparison of the results, it was found that the model has a very good accuracy for modeling pure bending dampers. After modeling the structures, their behavior and performance were studied and eva‎luated using two types of nonlinear pushover analysis and nonlinear dynamic analysis. Pushover analysis results of the structures showed that the system with pure bending damper has a higher overstrength factor, ductility reduction factor and response modification factor than the special concentrically braced frame system. In addition, it was observed that in the system with the damper, by decreasing the ratio of the brace stiffness to the damper stiffness, overstrength factor, ductility reduction factor and response modification factor of the structure increase. From the results of dynamic analysis, it was also found that the values of the maximum interstory and residual drift ratios in structures with dampers due to softer and more ductile behavior, are higher than structures with the special concentrically braced frame system. However, in the system with dampers, the values of the maximum interstory drift ratio were about less than 1%, which indicates the appropriate stiffness of this type of structural system. Furthermore, by decreasing the ratio of the brace stiffness to the damper stiffness, it was observed that the maximum interstory and residual drift ratios decrease. The results of dynamic analysis also showed that in the system with the damper, all members including beams, columns and braces, remained in the elastic region and no damage was done to them. This shows that the damper acts as a structural fuse and prevents damage to other elements. In the concentrically braced frame system, however, only the beams and columns remain in the elastic region, but the braces have experienced significant plastic deformation.
استاد راهنما :
فرهاد بهنام فر
استاد داور :
حسين تاجمير رياحي، پيام اسدي
لينک به اين مدرک :

بازگشت