Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Mohammad mehdi Saadatpour,Saeed ZeiaeiRad
محمود فرزین (استاد راهنما) محمدمهدی سعادتپور (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hassan Esmaeilzadeh
حسن اسمعیل زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Analysis and Design of Friction Pendulum System under Earthquake Load by the Finite Element Method
owadays, due to risk of earthquake on buildings and structures, engineers suggest use of seismic isolators in important places such as bridges, buildings and nuclear plants to reduce earthquake load.In this thesis, after a survey on various types of earthquakes such as EL CENTRO which is most important earthquake that happened in California at 1940, some of the usual seismic isolators are introduced. Among these isolators, friction pendulum system is explained in more detail. This type of seismic isolator is suitable for wide buildings and buildings with maximum 10 to 15 floors. For analysis of friction pendulum bearing Abaqus software is used because of its capability in modeling of contact between curve surfaces and simulation of earthquake. Friction pendulum bearing seismic isolator consists of three main parts of concave plate, slider and housing plate in which the slider slips over the concave plate. At first, vibration analysis of friction pendulum bearing under shaking table will be done by abaqus and Results of these simulations are compared with experimental results. It is observed that by using friction pendulum bearing, acceleration of the structure decreases about 80% as a compared with a system with no isolator. For decreasing friction coefficient between surfaces, PTFE is used which friction coefficient of it with stainless steel is 0.05 and it is very low amount as compare with other materials. Two parameters which have important roles in acceleration of the structure are radius of the concave plate of the bearing and friction coefficient. Effect of radius on the acceleration of structure with friction pendulum bearing is studied and it is observed that increasing radius of concave plate decreases acceleration of the top of the structure. Also it is shown that by increasing friction coefficient, acceleration of the top of the structure rises. Then, stress analysis of friction pendulum system under different building loads such as 10 ton to 100 ton for buildings with 3 floors to 8 floors is done. Then acceptable dimensions of friction pendulum systems under these loads of the building and earthquake are determined and suitable radii of concave plate for decreasing acceleration and stress are suggested. In these analyses material of friction pendulum bearing is assumed to be cast iron with yield stress of 200 Mpa. Finally, methods of manufacturing of different parts of the friction pendulum system are proposed. For manufacturing these parts, casting method is suggested, also for making concave plate, a stainless steel plate with thickness of 2.5 mm must attached to concave plate. For attaching these two parts, explosive welding is suggested. Also characteristics of lubricants such as PTFE which are used in this system are discussed. Keywords: Friction pendulum bearing, earthquake, finite element method
امروزه با توجه به خسارات جانی و مالی ناشی از زلزله در ساختمان، پل ها، نیروگاههای اتمی و مکانهای حساس دیگر از جداسازهای لرزه‌ای مختلف استفاده می شود. در این پایان نامه سیستم پاندولی اصطکاکی تحت اثر بار زلزله بررسی می شود. این سیستم بار برشی اعمال شده به ساختمان را کم و با کاهش مصالح بکار رفته در ساختمان باعث صرفه جویی در هزینه ها می‌شوند. در این پایان نامه ابتدا به معرفی زلزله و خصوصیات آن و همچنین معرفی انواع جداسازهای لرزه ای پرداخته می شود. سپس خصوصیات سیستم پاندولی اصطکاکی شرح داده می شود. در فصل بعد تحلیل ارتعاشی یاتاقان های پاندولی اصطکاکی به روش المان محدود تحت بار زلزله توسط نرم افزار اباکوس انجام شده است و جواب حاصل با نتایج آزمایشگاهی انجام شده مقایسه شده است که با دقت خوب درستی جواب را نشان می دهد. با استفاده از توانمندی نرم افزارآباکوس در مدل سازی تماس بین سطوح، شبیه سازی میز لرزان که یاتاقان های پاندولی اصطکاکی زیر آن قرار گرفته اند انجام شده و سیستم تحت زلزله ال سنترو بصورت افقی قرار گرفته است و مشاهده شده که شتاب در جهت اعمال بار زلزله در نوک ساختمان در حالتی که از یاتاقان استفاده شود حدود 80 درصد نسبت به وقتی که از یاتاقان استفاده نشود کم می شود. دو پارامتر مهم که نقش به سزایی در شتاب وارده به ساختمان دارند یکی شعاع سطح مقعر ودیگری ضریب اصطکاک می باشد. ابتدا اثر شعاع سطح مقعر یاتاقان بر روی کاهش شتاب ساختمان بررسی شده است که نشان می دهد با افزایش شعاع سطح مقعر شتاب در راس ساختمان کم می شود. پارامتر مهم دیگر که تاثیر به سزایی در شتاب ساختمان دارد ضریب اصطکاک بین سطوح لغزنده می باشد نشان می دهد که با افزایش ضریب اصطکاک سطوح لغزنده شتاب راس ساختمان افزایش می یابد که نشان می‌دهد باید از مواد با ضریب اصطکاک کم برای سطوح لغزشی یاتاقان ها استفاده شود. سپس طراحی سیستم های پاندولی اصطکاکی تحت بارهای مختلف ساختمان و بار زلزله انجام می شود و اثر شعاع سطح مقعر در کاهش تنش بررسی می شود و شعاع مناسب برای تحمل بار مورد نظر و کاهش ارتعاش در راس ساختمان پیشنهاد می شود. در فصل بعدی روش ساخت هر کدام از این سه قطعه تشکیل دهنده یاتاقان بررسی می شود و خصوصیات انواع مواد روانکار مورد استفاده در این یاتاقان ها به تفصیل شرح داده می شود. لغات کلیدی: 1- سیستم پاندولی اصطکاکی 2- میز زلزله3- اباکوس 4- اجزا محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی