توصيفگر ها :
روش يكنواخت‌سازي جابه‌جايي , ميراگر فلزي تسليمي , ميراگر مجهز به آلياژ حافظه‌دار , ميراگر هيبريد , OPENSEE , جابه‌جايي نسبي ميان طبقه‌اي , جابه‌جايي نسبي پسماند
چكيده فارسي :
آلياژهاي حافظه‌دار دسته‌اي از آلياژهاي هوشمندي هستند كه مقاومت به خوردگي عالي، رفتار ميرايي خوب، اثر حافظه شكلي و فوق ارتجاعي قابل‌توجهي در دماي اتاق دارند. اين‌گونه از آلياژها با استفاده از يك نيروي خارجي به راحتي تغيير شكل داده و در صورت گرم شدن بيش از دماي خاص، با گرمايش خارجي يا داخلي، منقبض يا به شكل اصلي خود بازمي‌گردند. به اين پديده اثر حافظه شكلي مي‌گويند. سيستم‌هاي داراي عناصر مبتني بر آلياژهاي حافظه‌دار، قابليت افزايش اتلاف انرژي بارهاي خارجي و بازيابي سازه‌ها پس از حذف بارها را دارند. هرچند ميراگر فلزي مجهز به آلياژ حافظه‌دار داراي قابليت مركز‌گرايي است؛ بااين‌حال، در مقايسه با ميراگرهاي لرزه‌اي معمولي قابليت اتلاف انرژي كمتري دارند. براي افزايش ظرفيت ميراگر داراي آلياژهاي حافظه‌دار، پيشنهادشده است با ميراگر فلزي داراي صفحات فلزي خمشي تركيب گردند تا ميراگر هيبريدي جديد توليد شود. ميراگر فلزي نقش اصلي در جذب انرژي لرزه‌اي را دارد، درحالي‌كه ميله‌هاي آلياژ حافظه‌دار نقش بازيابي تغيير شكل غير‌الاستيك را ايفا مي‌كنند.
در اين مطالعه، ميراگر پيشنهادي در نرم‌افزار OPENSEES مدل‌سازي و نتايج تحليل‌هاي عددي با نتايج آزمايشگاهي صحت سنجي شده است. به كمك تحليل غيرخطي تاريخچه زماني، سازه‌هاي 4، 8 و 12 طبقه مجهز به اين نوع ميراگر ارزيابي لرزه‌اي شده‌اند. نتايج تحليل‌هاي انجام شده نشان داده است كه با افزايش قطر آلياژ حافظه‌دار، ضخامت ميراگر فلزي و تعداد آن‌ها به ترتيب تغيير شكل نسبي پسماند و جابه‌جايي نسبي ميان طبقه‌اي به طور چشمگيري كاهش مي‌يابد و همين امر موجب كاهش خرابي المان‌هاي سازه‌اي و غيرسازه‌اي و در نتيجه كاهش خسارات جاني و مالي مي‌گردد.
استفاده از ميراگرهاي داراي آلياژ حافظه‌دار در كنار مزاياي خود به علت گران بودن آن صرفه اقتصادي ندارند. به همين منظور هدف اين پژوهش استفاده از روش بهينه‌سازي يكنواخت‌سازي جابه‌جايي‌ها به منظور به‌كارگيري حداكثري از ظرفيت اين نوع از آلياژ براي كاهش خسارات حاصل از زلزله به‌صورت بهينه در سازه است. نتايج بهينه‌سازي نشان مي‌دهد كه اين الگوريتم قادر به كاهش حجم آلياژ حافظه‌دار و ميراگر فلزي به ترتيب تا % 3/22 و % 73/17 است. همچنين جابه‌جايي‌هاي نسبي ميان طبقه‌اي در تمام طبقات، كمتر از % 5/1 و جابه‌جايي‌هاي نسبي پسماند زير%2/0 است كه باعث مي‌شود سازه از نظر امنيت در سطح يك قرار گيرد و صرفاً خرابي در المان‌هاي غيرسازه‌اي ايجاد شود.
چكيده انگليسي :
Memory alloys are a class of smart alloys that have excellent corrosion resistance, good damping behavior, shape memory effect and significant superelasticity at room temperature. These types of alloys are easily deformed by using an external force, and when heated above a certain temperature, with external or internal heating, they shrink or return to their original shape. This phenomenon is called Shape Memory Effect. Systems with elements based on memory alloys have the ability to increase the energy dissipation of external loads and recover the structures after removing the loads. Although the metal damper equipped with a memory alloy has the ability of centralization; However, compared to conventional seismic dampers, they have less energy dissipation capability. To increase the capacity of the damper with memory alloys, it is suggested to combine it with the metal damper with bending metal plates to produce a new hybrid damper. The metal damper plays the main role in absorbing seismic energy, while the memory alloy rods play the role of recovering the inelastic deformation.
In this study, the proposed damper has been modeled in OPENSEES software and the results of numerical analyzes have been validated with laboratory results. With the help of nonlinear time history analysis, 4, 8, and 12-story structures have been equipped with this type of seismic damper. The results of the analyzes have shown that with the increase in the diameter of the memory alloy, the thickness of the metal damper and their number, respectively, the relative deformation of the residual and the relative displacement between the stories will be significantly reduced, and this will reduce the failure of structural and non-structural elements and, as a result, reduce the loss of life. And it becomes financial.
The use of dampers with memory alloy, in addition to its advantages, is not economical due to its high cost. For this reason, the aim of this research is to use the method of optimizing the uniformity of displacements in order to use the maximum capacity of this type of alloy to reduce the damage caused by earthquake in an optimal way in the structure. The optimization results show that this algorithm is able to reduce the volume of memory alloy and metal damper by 22.3% and 17.73%, respectively. Also, the relative displacements between floors in all floors are less than 1.5% and the residual relative displacements are less than 0.2%, which makes the structure to be placed at level 1 in terms of security and only causes damage to non-structural elements.
