Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Behnamfar
فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sara Khanmodares
سارا خان مدرس

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
Using Curved Steel Plates in Braced Frame as a Seismic Fuse Sara Khanmodares s.khanmodares@cv.iut.ac.ir Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran Degree: M.Sc Language: Farsi Supervisor: Dr. Farhad Behnamfar ( farhad@cc.iut.ac.ir ) Different studies showed that with the increase of appeared inelastic deformations during earthquake, the considerable damages happen in main members of structures such as beams and columns. In recent decades use of vibration control systems especially passive controls was considered to be an effective way to reduce the expenses caused by mentioned damages. In this study, a new steel yielding damper is being introduced and tested in chevron braced frames. The mentioned damper is made by placing two curved steel plates in front of each other and is used in the middle of braces in chevron frame. In this damper the potential of energy dissipation will mainly depends on the hysteretic behaviour of inelastic deformations in steel plates due to axial force of the brace. Involved geometric parameters in energy absorption such as the number of curves, curve depth, thickness and width of the cross section for reaching the optimum energy dissipation is fully studied. The chevron frames equipped with chosen samples of studied damper were modeled and their hysteretic behaviour due to ATC-24 displacement-control protocol was obtained. With the increase of sample’s depth, initial strength and frame’s stiffness is decreased. Decreasing the sample’s width reduce the amount of initial and ultimate strength, frame stiffness and hysteresis loop area. Also with the decrease of length, the amount of initial strength and frame stiffness slightly increase; even though there would be no considerable change in hysteresis loop area. Beams in chevron braced frames has to be designed for considerable amount of unbalanced brace forces due to post-buckling compressive strength reduction and tensile yielding of the braces. With providing a symmetrical nonlinear behaviour for chevron frame, using the recommended yielding damper will omit the mentioned unbalanced forces applied to beam. Applying the mentioned damper in chevron frames provides a required stiffness for the frame. With postponing both compressive buckling and strength reduction, using this system can increase energy dissipation to 50 percent; It also causes the similar hysteretic behaviour in tension and compression. Samples with more than one curve were also modeled and the test results were that due to non-uniform stiffness and change in boundary conditions along multi-curve sample’s length after a few hysteretic cycles, early buckling accures in connection zones of curves and plastic strain only develops in one of the curves. In mentioned case the amount of frame strength is lower than the identical sample with one curve. Consequently in order to reach the optimum results, using samples with one curve is preferred to multi-curve samples. Capability of being easily performed and replaced, similar behaviour in tension and compression, replacement of most welding connections with bolts to reduce tension concentration and avoiding fragile behaviour are the most noteworthy advantages of the studied damper. Key Words passive control, yielding damper, curved steel plate, hysteretic behaviour, finite element analysis
بررس?های مختلف نشان داده که با افزا?ش تغ??رشکلهای غ?را?ست?ک ا?جاد شده در ح?ن زلزله، آس?بهای قابل توجه? به اعضای اصل? سازه شامل ت?رها و ستونها وارد م?شود. استفاده از س?ستمهای کنترل ارتعاش و به خصوص کنترل غ?رفعال به عنوان راهکاری برای کاهش هزینه­ی خسارت­های مذکور در دهههای گذشته به م?زان قابل م?حظهای مورد توجه قرار گرفتهاست. در پژوهش پیش رو میراگر جدیدی از نوع میراگر فلزی جاری شونده در مهاربند شورون پیشنهاد شده و مورد تحلیل وبررسی قرار می­گیرد. میراگر مذکور از قرارگیری دو صفحه­ی مستطیلی فولادی قوس­دار رو­به روی هم تشکیل شده که به عنوان ورق اتصال میانی در وسط طول مهاربند، کارگذاشته می­شوند. در این نوع میراگر، پتانسیل استهلاک انرژی به طور عمده به رفتار هیسترزیس ناشی از تغییرشکل­های غیرالاستیک صفحات فولادی موجود درآن­ها تحت نیروی محوری مهاربند وابسته است. پارامترهای هندسی دخیل در استهلاک انرژی مانند تعداد قوس، عمق قوس، ضخامت و عرض ورق میراگر برای رسیدن به حالت بهینه­ی اتلاف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس قاب شورون مجهز به نمونه­های منتخب در نرم­افزار آباکوس مدل شده و منحنی هیسترزیس آن تحت پروتکل بارگذاری ATC-24 به صورت جابه­جایی-کنترل استخراج می­شود. افزایش پارامتر عمق نمونه­ها، موجب کاهش مقاومت اولیه و سختی قاب مجهز به فیوز خواهدشد. کاهش عرض، مقاومت اولیه، نهایی، سختی و مساحت منحنی هیسترزیس قاب مجهز به فیوز را کاهش خواهد داد؛ هم­چنین با کاهش طول فیوز، مقادیر سختی و مقاومت اولیه کمی افزایش می­یابد و مساحت منحنی هیسترزیس، تغییر محسوسی نخواهد داشت. تیر موجود در قاب شورون به علت وجود نیروی نامتعادل ناشی از زوال مقاومت فشاری بعد از کمانش مهاربند فشاری و هم­چنین تسلیم کششی مهاربند واقع در کشش، لازم است برای تحمل نیروهای بزرگ قابل توجهی طراحی گردد. استفاده از سیستم پیشنهادی در قاب شورون با کمک به متقارن نمودن رفتار غیرخطی قاب، سبب حذف نیروی نامتعادل ناشی از زوال مقاومت فشاری بعد از کمانش مهاربند فشاری و هم­چنین تسلیم کششی مهاربند واقع در کشش برای طراحی تیر قاب شورون می­گردد. استفاده از سیستم مذکور ضمن حفظ سختی قاب مجهز به آن، با به تعویق انداختن کمانش فشاری مهاربند و حفظ مقاومت قاب در دریفت­های بالا مساحت منحنی هیسترزیس و جذب انرژی را در حالت حداکثر تا حدود 50 درصد افزایش می­دهد. در ادامه نیز نمونه­هایی با بیش از یک قوس، مدل شده و نتایج تحلیل به این صورت بود که به علت عدم حضورسختی یکنواخت و تغییرشرایط مرزی در طول حلقه­ها پس از چند سیکل بارگذاری رفت و برگشت، کمانش موضعی در محل تقاطع حلقه­ها اتفاق می­افتد؛ هم­چنین کرنش پلاستیک تنها در یکی از قوس­ها توسعه می­یابد و مقاومت نهایی قاب مجهز به این نمونه نسبت به نمونه­ی تک قوسی نظیر، کم­تر خواهد بود. بنابر­این استفاده از میراگر تک­قوسی به جای چندقوسی جهت دست­یابی به نتیجه­ی بهینه پیشنهاد گردید. از جمله مزیت­های این میراگر می­توان به قابلیت اجرا و تعویض آسان، رفتار یکسان در کشش وفشار، جایگزینی اکثر اتصالات جوشی با پیچ و عدم وجود تمرکز تنش و عدم بروز رفتار ترد اشاره نمود. کلمات کلیدی: کنترل غیرفعال، میراگر جاری شونده، صفحه فولادی موج دار، رفتار چرخه ای، تحلیل اجزا محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی