بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تاثير ميراگرهاي ويسکوز مايع در مقاوم سازي لرزه اي ساختمان هاي فولادي موجود
خلاصه
در ميان وسايل اتلاف انرژي غير فعال، ميراگرهاي ويسکوز مايع مي توانند ميرايي قابل توجهي براي کاهش جابجايي و پاسخهاي نيرو در سازه هاي مقاوم در برابر تحريکات لرزه اي ايجاد نمايند. در اين مقاله ، به مقايسه نتايج تئوري با نتايج آزمايشگاهيِ محققين قبلي پرداخته خواهد شد. نتايج تئوري طبق آناليز غير خطي استاتيکي سازه توسط نرم افزارsap٢٠٠٠ و نتايج آزمايشگاهي بر اساس مطالعه ميز لرزان بدست مي آيند. آزمايش ميز لرزان بر روي يک ساختمان سه طبقه فولادي مقاوم سازي شده با ميراگرهاي ويسکوز غير خطي انجام شده است . با استفاده از روش طراحي براساس عملکرد به بررسي نتايج مقاوم سازي ساختمانهايي که داراي ميراگرهاي ويسکوز غير خطي هستند، پرداخته شده است .
کلمات کليدي : آزمايش ميز لرزان، بهسازي لرزه اي، سطح عملکرد، تغيير مکان هدف، ميراگر ويسکوز مايع .
١. مقدمه
در اين مقاله به بررسي تاثيرات ميراگرهاي ويسکوز مايع در بهسازي لرزه اي سازه فلزي پرداخته خواهد شد که در مرجع [١] آمده است . براي اين منظور سازه مورد مطالعه محققين در مرجع [١] با مقياس کوچکتر از مقياس واقعي که توسط آزمون ميز لرزان بررسي شده است ، مجددا در مرجع [٢] بوسيله آناليز ديناميکي غير خطي نرم افزار sap٢٠٠٠ تحليل گرديده و در نهايت نتايج حاصله با نتايج موجود در مرجع [١] مورد مقايسه قرار خواهند گرفت . در آناليز ديناميکي غير خطي از شتاب نگاشت زلزله السنترو در دو حالت ٣٠ درصد السنترو و ٢٧٥ درصد السنترو استفاده شده است . سپس با استفاده از تحليل استاتيکي غير خطي که بطور کامل در مرجع [٢] آورده شده است ، مطابق با شرايط طراحي بر اساس عملکرد جزئيات کاملتري در مورد سازه مورد بررسي ، ارائه مي گردد. در واقع هدف طراحي بر اساس عملکرد اين است که مهندسين را قادر مي سازد تا سازه هايي را طراحي کنند که عملکردشان قابل پيش بيني باشد. در زمينه طراحي بر اساس عملکرد دستورالعملهاي متعددي مانند ٣٥٦ FEMA [٣] ، ATC٤٠ [٤] و دستورالعمل بهسازي [٥] جزئيات کاملتري را ارائه مي دهند. در حال حاضر دستورالعمل بهسازي لرزه اي ساختمانهاي موجود مهمترين مرجعي است که براي ارزيابي و مقاوم سازي لرزه اي ساختمانها در کشورمان بکار مي رود. در اين راستا، سازه مورد بررسي با ميراگرهاي ويسکوز مايع مقاوم سازي شده و توسط تحليل غيرخطي استاتيکي (بار افزون) مورد ارزيابي قرار مي گيرند، همچنانکه نتايج آزمايش ميز لرزان در اين مورد موجود مي باشد. اين بررسي شامل مطالعه سازه قبل و بعد از نصب ميراگرهاي ويسکوز مايع مي باشدکه در نهايت با نصب اين نوع ميراگرها در محل مناسب سازه، مي توان به سطح عملکرد مورد نظر منطبق با دستورالعمل بهسازي لرزه اي ساختمانهاي موجود، دست يافت .
٢. معرفي سازه آزمايش شده توسط ميز لرزان در مرجع [١]
تعداد طبقات: ٣ طبقه تعداد دهانه ها: ١ دهانه
ابعاد کلي قاب: ٢متر در ٣ متر و در شکل ١ قابل رويت مي باشد
نوع سيستم سازه اي: قاب خمشي فولادي در مقياس ٢٣که در شکل ٢ کليات ظاهري آن مشهود است ارتفاع طبقات همکف : ٢ متر ارتفاع طبقات اول و دوم : ١.٧٥ متر
تنش تسليم فولاد براي تيرها: ٣٤٦٧ کيلوگرم بر سانتيمتر مربع تنش تسليم فولاد براي ستونها: ٣٢٦٣ کيلوگرم بر سانتيمتر مربع تنش نهايي فولاد: ٤٥٨٩ کيلوگرم بر سانتيمتر مربع مقطع تيرها و ستونها: در جدول شماره ١ موجود است وزن طبقه همکف : ٣٣.٩٦ تن وزن طبقه اول : ٣٣.٥٥ تن وزن طبقه دوم : ٢٣.١٥ تن
نرم افزار محاسبات تحليل و طراحي سازه: (٢٠٠٣ CSI) SAP٢٠٠٠
جهت بررسي سازه : راستاي محور x
شکل ٢- اندازه گذاري و محل قرارگيري دستگاههاي سنجش پارامترها شکل ١- نمايي از سازه مورد مطالعه بر روي ميز لرزان
جدول ١- مشخصات مقاطع در اعضا براي قاب مورد آزمايش
٣. مدل سازي سازه ي بدون ميراگر
با توجه به اطلاعات موجود در مرجع [١] مجددا نسبت به مدلسازي سازه مورد مطالعه توسط نرم افزار [٦] اقدام شد که در شکل ٣ مشهود است .
شکل ٣- مدل سازي سازه مورد مطالعه [٢]
مقايسه نتايج حاصل از تحليل ديناميکي غير خطي براي ٣٠ درصد السنترو در مدل مرجع [٢] با نتايج موجود در مرجع [١] طبق جدول ٢ مقايسه شده است .
جدول ٢ – مقايسه نتايج تحليل ديناميکي غير خطي در دو مرجع [١] و [٢]
٤. طراحي و آزمايش ميراگر ويسکوز مایع ( Viscous Fluid Damper)
اين وسيله از يک پيستون سوراخدار که درون سيلندري حاوي مايعي با غلظت زياد قرار دارد تشکيل يافته است . اساس کار اين وسيله ، استهلاک انرژي توسط عبور دادن مايع تحت فشار از درون سوراخهاي تعبيه شده در پيستون مي باشد. براي اندازه گيري مشخصات ديناميکي ، مي توان در ابتدا وسيله فوق را تحت يک بارگذاري مشخص قرار داد و با استفاده از پاسخ اين وسيله ، مشخصات ديناميکي آن را بدست آورد [٧].
در شکل شماره ٤ ميراگر ويسکوز غير خطي مورد استفاده جهت مقاوم سازي، نشان داده شده است .
شکل ٤- اندازه گذاري و نماي ميراگر ويسکوز مايع غير خطي که در آزمايش استفاده شده است . ميراگرهاي خطي لزج مايع که در محدوده ي فرکانسي f٠٥١ تا f٢١ از خود نشان مي دهند، بايد وسيله ي لزج - ارتجاعي مايع به حساب آيند. اگر اين وسيله در محدوده ي فرکانسي f٠٥١ تا f٢١ فاقد سختي باشد به صورت لزج مايع رفتار کرده و نيروي آنها را بايد از رابطه ١ بدست آورد[٥].
که در آن ضريب ميرايي وسيله ، α توان عددي سرعت وسيله ، D سرعت نسبي بين دو انتهاي وسيله ، و sgn تابع علامت است که در اينجا علامت جمله ي سرعت نسبي را نشان مي دهد[٥].
مشخصات ميراگرهاي مورد استقاده در مرجع [١] به صورت جدول شماره ٣ آمده است که در مدلسازي مرجع [٢] نيز کاربرد دارد.
جدول ٣- مشخصات ميراگرها
٥. اضافه نمودن ميراگرها جهت مقاوم سازي
براي مقاوم سازي از ٦ ميراگر بهره گرفته شده است که در هر طبقه دو ميراگر بصورت قطري نصب گرديده اند. در شکل ٥ سازه مقاوم سازي شده با
ميراگرهاي ويسکوز مايع ، ديده مي شود و براي اين منظور از نرم افزار SAP٢٠٠٠ استفاده شده است .
شکل ٥- مدلسازي سازه به همراه ميراگرها[٢]
پس از اقزودن ميراگرها، نسبت به مقايسه نتايج حاصل از تحليل ديناميکي غير خطي براي ٢٧٥ درصد السنترو در مدل مرجع [٢] با نتايج موجود در مدل مرجع [١] اقدام گرديد که طبق جدول ٤ قابل مشاهده است .
