Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar,Mojtaba Azhari
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما) مجتبی ازهری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hassan Zibasokhan
حسن زیباسخن

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390
In this dissertation, a new yielding damper device is introduced for seismic protection of concentrically braced structures. The device is fabricated by a set of transverse plates inserted in the middle of a diagonal brace. The special configuration of the new device transforms the axial force of a concentric brace to pure bending in the damper plates. Experimental results of specimens of the proposed damper device show a stable hysteretic behavior of the brace and similar behavior in tension and compression. The behavior of the proposed damper is investigated numerically using the finite element method in the ABAQUS software. Comparing the numerical results of the FEM with the experimental ones, a good agreement is observable in hysteresis behavior of the proposed damper. A parametric study has been conducted as well. Effect of variations in geometrical properties of the damper plate including thickness, side part length, middle part length, width, and number of plate, on hysteretic behavior of the pure bending device are investigated numerically. In the following of this manuscript, the analytical behavior of the proposed damper is studied. The principles of strength of materials are used to derive equations for load-displacement curve of the proposed device. An analytical model is also developed and verified to predict the cyclic behavior of the pure bending damper device. Key Words Pure bending yielding damper (PBYD), Damper device, Diagonal braced frame, Steel plate, Cyclic behavior, Experimental study, Energy dissipation, Finite element method, Analytical model
در طراحی سازه­ها به خصوص در مناطق زلزله­خیز علاوه بر حفظ جان افراد، معیارهای مختلفی از جمله کاهش خسارات وارده به سازه، کاهش زمان تعمیر و نگهداری و حفظ قابلیت بهره­برداری پیوسته سازه، دارای اهمیت است. استفاده از میراگرهای جاری شونده یکی از روش­های کنترل غیرفعال در سازه­ها است که در چند دهه گذشته با توجه به مزایای آن از جمله رفتار پایدار در بارگذاری چرخه­ای، هزینه­های ساخت و نگهداری و تعمیر اندک و قابلیت مستهلک نمودن حجم قابل توجهی از انرژی، با استقبال زیادی روبه­رو بوده است. در این رساله نوع جدیدی از میراگر جاری شونده برای استفاده در قاب­های مهاربندی شده پیشنهاد شده و به صورت آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. در این نوع میراگر جدید که از ورق ساخته شده، از مکانیزمی استفاده شده است که در بخش عمده­ای ورق­های میراگر خمش خالص ایجاد می­شود. در این میراگر با استفاده از تقارن در هندسه و جزییات ساده در نظر گرفته شده در طراحی آن، نیاز به استفاده از جوش در قسمت­های شکل­پذیر ورق میراگر حذف شده است. این مزایا باعث می­شود که این نوع میراگر قابلیت اتلاف مقادیر زیادی از انرژی ورودی به سازه را داشته باشد. بررسی اولیه رفتار میراگر و مقایسه رفتار قاب مجهز به این نوع میراگر با قاب خمشی ویژه و قاب همگرای ویژه معمول، نشان داد که این سیستم دارای شکل­پذیری مناسب مشابه قاب­های خمشی و سختی مناسب مشابه قاب­های مهاربندی شده معمول است. در ادامه رفتار چرخه­ای میراگر خمش خالص به صورت آزمایشگاهی در قالب 21 نمونه آزمایشی، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی آزمایشگاهی رفتار نمونه­های مختلف میراگر نشان داد که این نوع میراگر دارای رفتار چرخه­ای پایدار و شکل­پذیری و قابلیت جذب انرژی مناسب است. با توجه به اینکه میراگر به عنوان عضو شکل­پذیر نقش فیوز در سازه را دارد، ارزیابی دقیق مقاومت محوری آن دارای اهمیت زیادی است. در آیین­نامه­ها برای در نظر گرفتن ظرفیت پنهان ناشی از اثرات سخت­شدگی کرنشی در تغییرشکل­های بزرگ، ضریب افزایش مقاومت ناشی از سخت­شدگی ( C pr ) در تعیین ظرفیت اعضای شکل­پذیر سازه مورد استفاده قرار می­گیرد. بر اساس آزمایشات انجام شده در این تحقیق، ضریب افزایش مقاومت ناشی از سخت­شدگی در طراحی این نوع میراگر تعیین شده است. بررسی نسبت میرایی معادل میراگر خمش خالص (? eq )، نشان داد که این نوع میراگر دارای ظرفیت اتلاف انرژی مناسبی است. با توجه به محدود بودن تعداد آزمایشات انجام شده برای بررسی اثر پارامترهای موثر بر رفتار میراگر پیشنهادی، از روش اجزاء محدود و نرم­افزار ABAQUS استفاده شده است. برای این منظور ابتدا تمام نمونه­های آزمایش شده با استفاده از این نرم­افزار صحت­سنجی شده است. این بررسی نشان داد که نرم­افزار مورد استفاده به خوبی قابلیت مدل­سازی رفتار میراگر پیشنهادی را دارد. در ادامه پنج پارامتر اثرگذار بر روی رفتار میراگر خمش خالص شامل: ضخامت ورق میراگر، عرض ورق میراگر، طول قسمت کناری ورق میراگر، طول قسمت میانی ورق میراگر و تعداد ورق میراگر مورد استفاده، مورد بررسی قرار گرفته است. در این بررسی تاثیر پارامترهای مختلف در نظر گرفته شده بر روی مشخصات رفتاری میراگر شامل سختی اولیه، ظرفیت نهایی و ظرفیت جذب انرژی میراگر مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور ایجاد سهولت در استفاده از میراگر پیشنهادی در کاربردهای مهندسی، یک مدل تحلیلی با در نظر گرفتن اثرات رفتار غیرخطی توسعه داده شده است. برای این منظور رفتار میراگر با در نظر گرفتن اثرات سخت­شوندگی مصالح، تغییرشکل­های بزرگ و ایجاد قید حرکتی ورق میراگر بر روی تکیه­گاه میانی در تغییرشکل­های بزرگ، به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج چرخه­ای این مدل تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی و نتایج روش اجزاء محدود نشان می­دهد که این مدل تحلیلی به خوبی توانایی شبیه­سازی رفتار چرخه­ای دستگاه میراگر پیشنهادی را دارد. همچنین مقایسه سختی اولیه، ظرفیت نهایی و میزان انرژی مستهلک شده در مدل تحلیلی تحت بارهای چرخه­ای با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل اجزاء محدود نمونه­ها، نشان دهنده دقت خوب مدل در ارزیابی خصوصیات رفتاری میراگر پیشنهادی است. کلمات کلیدی: میراگر خمش خالص، میراگر جاری شونده فولادی، قاب مهاربندی شده همگرا، رفتار چرخه­ای، استهلاک انرژی زلزله، تحلیل استاتیکی غیرخطی، شکل­پذیری سازه

ارتقاء امنیت وب با وف بومی