بخشی از مقاله
چکیده
در این مقا له، نقش و اهمیت میراگر های ویسکوالاستیک در کاهش پاسخ لرزه ای سازه های فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، شش مدل 5، 10، 15، 20، 25 و 30 طبقه فلزی سه بعدی در دو حالت بدون میراگر و مجهز به میراگر، با استفاده از هفت رکورد زلزله توسط نرم افزار SAP2000 ( Ver.14.1) به روش تاریخچه زمانی غیر خطی تحلیل شده اند. پارامتر لرزه ای مورد بررسی تغییر مکان مطلق بام می باشد. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داد که میراگر ویسکوالاستیک در تمام موارد موجب کم شدن تغییر مکان مطلق بام در نتیجه اصلاح رفتار سازه می شود. اما مشاهده شد که میزان تأثیر میراگر بر این پارامتر با بالا رفتن ارتفاع مدل ها کمتر می شود.
واژههای کلیدی: کنترل غیر فعال، میراگر ویسکوالاستیک، مدل سه بعدی، میرایی الحاقی، تحلیل تاریخچه زمانی.
.1 مقدمه
پدیده های طبیعی مانند زلزله و باد در طول تاریخ عامل تخریب سازه های ساختمانی و در نتیجه تلفات جانی و مالی بسیار بوده اند.این عوامل موجب گردیده که بشر برای به حداقل رساندن این تخریب ها وتلفات به مطالعه و تحقیق در این زمینه بپردازد. از جمله راه کارهایی که اخیرا مورد توجه بسیاری قرار گرفته است، سیستم های کنترل سازه ای است که در سه گروه فعال، نیمه فعال و غیر فعال تقسیم بندی می شوند. این سیستم ها با جذب و
استهلاک انرژی ناشی از ارتعاش موجب کاهش پاسخ ها و اصلاح رفتار سازه می شوند.
1کارشناس ارشد عمران - زلزله
2استادیار گروه عمران دانشکده فنی و مهندسی
3 استادیار گروه عمران دانشکده فنی و مهندسی
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
سیستم های سازه ای که تاکنون برای مقابله با ارتعاشات و تحریکات ناشی از زلزله و باد مورد استفاده قرار گرفته اند، سیستم های قاب خمشی، بادبندی، دوگانه و انواع آن ها بوده اند. این سیستم ها اگرچه کارامدی خود را در مقابله با نیروهای جانبی نشان داده ، اما مشکلاتی همچون استفاده از مقاطع بزرگ و سنگین، جزئیات اجرایی زیاد، محدودیت های معماری، محدودیت در کا هش پاسخ سازه ها و . . . ، باعث شده است که امروزه علاوه بر این سیستم ها، مهندسان به سراغ راه کارهای مفید تری بروند که استفاده از میراگر ها یکی از این راه کارهاست. اما به دلیل گران بودن میراگر استفاده از آن همیشه اقتصادی و مقرون به صرفه نیست، یا لازم است با توجه به یک توزیع بهینه در ارتفاع از آن ها استفاده کنیم. در این تحقیق چندین سازه با ارتفاع های مختلف از کوتاه تا بلند مدل می شوند و میراگر ویسکو الاستیک به صورت یکنواخت در ارتفاع در همه مدل ها توزیع می شود و نقش میراگر در کاهش پاسخ تک تک سازه ها مورد بررسی قرار می گیرد. هدف این است که تاثیرمیراگر ویسکوالاستیک بر روی رفتار این مدل ها بررسی شود و میزان کارایی این میراگر در هر کدام از مدل ها مورد
ارزیابی قرار گیرد.
.2 مواد ویسکوالاستیک
مواد ویسکوالاستیک موادی هستند که به صورت همزمان دارای خاصیت های ویسکوز و الاستیسیته هستند و مانند بسیاری از مواد به طور کامل از قانون هوک پیروی نمی کنند. در این مواد رابطه بین تنش و کرنش به زمان بستگی دارد و با ثابت نگه داشتن تنش، با گذشت زمان کرنش افزایش می یابد که به این پدیده خزش۱می گویند، همچنین مواد ویسکوالاستیک بعد از ت غییر شکل با گذشت زمان دوباره مقاومت اولیه خود را باز می یابند که به این خاصیت بازیافت۲ می گویند. شکل 1 پدیده خزش و بازیافت را در مواد الاستیک، ویسکوز و ویسکوالاستیک تحت تنش یکنواخت وابسته به زمان نشان می دهد.[1]
شکل :( 1) مقایسه بین منحنی های خزش و بازیافت بر حسب زمان در مواد مختلف
برای توصیف رفتار مواد ویسکوالاستیک در تحقیقات گذشته از دو مدل Maxwell و Kelvin-Voigt استفاده شده است. در مدل Maxwell رفتار ماده به صورت یک فنر و میراگر خطی که به صورت سری قرار
1 Creep 2 Recovery
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393 ، جهاد دانشگاهی استان کرمان
گرفته اند، در نظر گرفته می شود در صورتی که در مدل Kelvin-Voigt رفتار ماده به صورت یک فنر و میراگر خطی که به صورت موازی قرار گرفته اند در نظر گرفته می شود. آزمایش های به عمل آمده نشان داده است که مدل Maxwell با موادی که خواص آن ها وابستگی شدیدی به فرکانس تحریک های ورودی دارد تطابق بیشتری دارد. لذا از این مدل بیشتر برای میراگرهای ویسکوز مایع استفاده می شود. در نتیجه مدل Kelvin-Voigt برای میراگرهای ویسکوالاستیک جامد مناسب تر است. در این پژوهش نیز برای مدل سازی مواد ویسکوالاستیک از مدل Kelvin-Voigt استفاده شده است. شکل 2 نمای کلی مدل Maxwell و Kelvin-
Voigt را نشان می دهد.[1]
