توصيفگر ها :
ميراگر , ميراگر خمش خالص , فيوز سازه اي , مهاربند همگرا , سازه فولادي , تحليل استاتيكي غيرخطي , تحليل ديناميكي غيرخطي
چكيده فارسي :
امروزه سيستم‌هاي مختلفي در تقابل سازههاي فولادي با بلاياي طبيعي همچون زلزله توسعه يافته‌اند كه وجه مشترك تمام اين سيستم‌ها مجهز بودن به نوعي از فيوز لرزهاي است. فيوزهاي لرزهاي بر اساس تمركز آسيب‌هاي سازه‌اي در يك عضو يا دسته‌اي از اعضا در طول زلزله عمل مي‌كنند، به گونه‌اي كه اعضا مذكور سريعتر از ساير اعضا وارد فاز غيرالاستيك شده و از ديگر اعضاي سازه در برابر آسيب محافظت مي‌كنند. اين در حاليست كه در برخي از اين سيستم‌ها فيوزها به راحتي قابل تعويض مي‌باشند. ميراگر خمش خالص يكي از ابداعات در اين زمينه است. اين ميراگر تسليم شونده فلزي در مقطع مياني مهاربند‌‌هاي همگرا قرار مي‌گيرد و نيروي محوري ناشي از بارگذاري جانبي در مهاربند همگرا به اين ميراگر منتقل مي‌گردد. اين نيروي محوري توسط سيستم بارگذاري چهارنقطه‌اي در ناحيه وسط صفحات عرضي عمود بر محور مهاربند به خمش خالص تبديل مي‌گردد. خمش خالص ايجاد شده باعث ورود صفحات به ناحيه غيرالاستيك مي‌شود. سازههاي مورد مطالعه در اين پژوهش شامل سيستم مجهز به مهاربند همگراي ويژه به صورت شورون و سيستم مجهز به ميراگر خمش خالص با نسبت سختي ميراگر به مهاربند 30/0، 50/0، 67/0 و 85/0 با تعداد طبقات 4، 8 و 12 مي‌باشند. پس از طراحي سازههاي مورد نظر در نرم‌افزار ETABS به طراحي ميراگر‌ها متناسب با نسبت سختي آنها پرداخته شده است. سپس از نرم‌افزار OpenSEES به منظور انجام تحليل‌هاي غيرخطي استفاده شده است. به منظور بررسي صحت مدلسازي سازههاي مهاربندي نتايج بدست آمده با يك نمونه قاب مهاربندي آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفته است و نتايج بدست آمده بيانگر تطابق ميان مدلسازي و نمونه آزمايشگاهي است. همچنين به منظور صحت‌سنجي مدلسازي ميراگر در نرم‌افزار 10 نمونه آزمايشگاهي اين ميراگر مدلسازي شده و نتايج نشان دهنده‌ي تطابق ميان نمونه‌هاي مدلسازي شده و آزمايشگاهي است. با انجام تحليل استاتيكي غيرخطي و تحليل ديناميكي غيرخطي تحت 11 جفت شتاب نگاشت، نتايج نشان داد كه اين ميراگر در كشش و فشار رفتار نسبتا يكساني از خود نشان مي‌دهد و همچنين استفاده از اين ميراگر در سازه موجب افزايش شكل‌پذيري و جذب بيشتر تغييرشكل‌هاي پلاستيك سازه در ميراگر مي‌گردد. مقادير تغييرمكان جانبي و تغييرمكان پسماند طبقات در تمام سازه‌ها كمتر از 1/5 و 1 درصد از ارتفاع طبقات مي‌باشد كه به نوعي بيانگر سختي و شكل‌پذيري مناسب اين سيستم مي‌باشد. همچنين نتايج بدست آمده از ميزان انرژي مستهلك شده در ناحيه غيرخطي نشان داد كه در سيستم مهاربند همگرا ويژه بيشترين انرژي در ناحيه غيرخطي توسط سيستم مهاربندي و اتصالات مهاربندي مستهلك شده است در صورتيكه سيستم مجهز به ميراگر خمش خالص اين انرژي را توسط ميراگر مستهلك مي‌نمايد. با توجه به نتايج بدست آمده بيشترين مقدار انرژي توسط ميراگر مستهلك مي‌گردد كه اين موضوع بيانگر تمركز آسيب در ميراگر‌ها مي‌باشد، به صورتيكه پس از وقوع زلزله مي‌توان با صرف كمترين هزينه و زمان ممكن، سازه به كاربري اوليه خود بازگردد.
چكيده انگليسي :
Different systems have been developed for steel structures to cope with natural disasters such as earthquakes, and seismic fuses are common components of such systems. These fuses concentrate structural damage on one member or a group of members during an earthquake such that such members enter the inelastic phase earlier than the others and protect them from damage. Fuses are easily replaceable in some of these systems. Pure bending dampers are a new technology in this respect. These steel yielding dampers are placed in the middle section of concentrically braced frames, and the axial force of lateral loading on the concentrically braced frame is transferred to these dampers. This axial force is converted into pure bending by the four-point loading system at the center of transverse plates that are perpendicular to the frame axis. The plates enter the inelastic range under pure bending. This study evaluated a special concentrically braced frame (SCBF) (Chevron-braced) and a pure bending damper (PBD)-equipped system with damper-brace stiffness ratios of 0.30, 0.50, 0.67, and 0.85 with four, eight, and twelve stories. Once the structures had been designed in ETABS, dampers were designed for the predefined stiffness ratios. Nonlinear analyses were carried out in OpenSEES. To validate the braced frame models, the results were compared to an experimental braced frame model, and good agreement was observed between the numerical and experimental models. To validate the numerical damper model, ten experimental PBD models were simulated, demonstrating agreement between the numerical and experimental models. Nonlinear static and dynamic analyses were performed under eleven seismic record pairs, and it was found that the PBD showed almost the same tensile and compressive behaviors. It also improved the ductility of the structure and increased plastic deformation absorption. The interstory drift and residual drift were below 1.5% and 1% of the story height, representing the effective stiffness and ductility of the system. Moreover, the analysis of energy dissipation in the nonlinear region showed that the SCBF system dissipated the highest energy through its braces and brace connections, while the PBD system dissipated this energy through PBDs. It was found that the PBDs had the largest contribution to energy dissipation, suggesting that the damage was concentrated on the PBDs. Such a structure could be restored at the minimum cost and in the shortest time after an earthquake.
