بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق به بررسی تأثیر میراگر SSD بر رفتار لرزهای قاب فولادی پرداخته شده است. برای این هدف، چهار نوع سازه متفاوت طراحی، که در نرم افزارهای ABAQUS و SAP2000 مدل سازی شده است و بر روی این مدل ها تحلیل استاتیکی غیر خطی انجام شده است. با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی و محاسبه ضریب رفتار - R - مشاهده گردید که ضریب رفتار برای قاب های با میراگر نسبت به قاب های بدون میراگر SSD بزرگتر است. در این تحقیق همچنین مفاصل پلاستیک قاب ها بررسی گردید. نتایج نشان داد که با اضافه شدن میراگر به قاب نقاط کمتری از قاب ها سطح ایمنی جانی را رد کرده اند.
.1 مقدمه
با توجه به زلزلههای اخیر کشور و غیرمقاوم بودن بخش وسیعی از ساختمانهای موجود در کشور و با توجه به اهمیت زیاد و مسئله مقاومسازی ساختمانها در مقابل لرزههای نیروهای لرزهای و طراحی بهینه ساختمانها در مقابل زلزله، بحث جدیدی که در سالهای اخیر میان دانشمندان علوم ژئوتکنیک و مهندسین طراح سازهها مطرح شده است، طراحی نوع جدیدی از ساختمانها است که شامل یک سیستم مهاربند لرزهای باشند که فقط در مقابل ارتعاشات مختلف ناشی از زلزله عمل نموده و در تحمل بارهای استاتیکی هیچ نقشی نداشته باشند که این مسئله باعث سادهسازی پیشبینی رفتار سازه تحت بارگذاری لرزهای میشود.
.2 میرایی و میراگر فولادی شکافدار
در همه مواردی که در طبیعت وجود دارند یکی از خصوصیات ذاتی ماده، میرایی ماده میباشد. همانطور که با دانستن ضریب الاستیستیه یک ماده میتوانیم محاسبات مربوط به مصالح تشکیل شده از آن ماده را انجام دهیم، با دانستن میرایی یک ماده نیز می توانیم به تحلیل دقیقتری از سیستم های متشکل از آن ماده دستیابی کنیم.
با توجه به اینکه میرایی داخلی - که به جنس ماده بستگی دارد - در جامدات تحت تأثیر عوامل مختلفی نظیر تأثیرات حرارتی، پدیده خستگی و پدیده باوشینگر تغییر میکند برای اینکه بتوان مصالح با میرایی معلوم داشته باشیم بایستی تأثیرات این عوامل را در مصالح مورد نظر به حداقل برسانیم. میراگرهای SSD از جمله میراگرهای فلزیاند که دارای پشتوانه تحقیقاتی تئوری و آزمایشگاهی بوده و به خاطر سهولت اجرایی و کاهش هزینههای تقویت لرزهای و افزایش توان لرزهای سازهها میتواند به عنوان شیوهای برای تقویت لرزهای سازهها استفاده گردد .[1]
سیستم SSD معمولا به عنوان بخشی از عضو بادبندی طراحی میشود و به گونهای نصب میشود که تغییر مکان طبقه باعث ایجاد تغییرمکان نسبی در دستگاه شود. استهلاک انرژی در این سیستم از طریق تغییر شکل خمیری ورقهای فولادی در خمش انجام میشود. محل نصب این المانها در ساختمانها معمولا در محل اتصال مهاربندیهای شورون - مهاربندیهای 7 یا - 8 بین انتهای مهاربند و تیر طبقه است. طراحی این دستگاهها باید نیازهای مهندسی ذیل را برآورده سازد:
-1 داشتن سختی و قدرت الاستیک کافی که دچار مرحله غیرالاستیک نشوند.
-2 ظرفیت و توانایی جذب انرژی زیاد.
-3 داشتن پایداری منطقی در برابر چرخه خستگی - هیستریک - .
همراه با بهبود کامپیوترهای دیجیتال در دهههای اخیر روشهای محاسباتی و تکنیکهای عددی به عنوان ابزار ارزشمند مهندسی درآمدهاند. در این میان روشهای بهینهسازی عددی تعداد زیادی از محققان را به خود جلب کرده است. به خصوص تکنیک بهینهسازی توپولوژی طیف وسیعی از مشکلات فیزیکی را حل کرده و نتایج بهتری نسبت به طراحی های تجربی بدست آورده است.
روش بهینهسازی تکاملی ESO روش معرفی شده توسط زی وایتسون بطور موثری میتواند مشکلات بهینهسازی را برطرف سازد. این روش با از بین بردن قسمتهای ناکارآمد در دامنه طراحی آن را بهبود میبخشد. بعدها نسخهای از روش ESO به نام BESO توسط کویرین و همکاران [ 2] پیشنهاد شد، که علاوه بر حذف قطعات ناکارآمد، بهبود دامنه طراحی را با اضافه کردن مواد، که بهبود قابل توجهی بود، سبب حل مشکلات مربوط به کاربرد غیرخطی آن گردید.
الگوریتمهای پیشنهادی باعث طراحی شکل نهایی با کارآمدی بیشتر اتلاف انرژی در هر واحد حجم است. چان و آلبرمانی [ 3 ] پیشنهاد یک طرح SSD3 ساده را طی آزمون تجربی داده بودند که اندازه شکافها میتواند متغیر باشد. برای رسیدن به هدف الگوریتم بر اساس BESO پیشنهاد شده، برخی محدودیتها به منظور حفظ سادگی شکل تحمیل شد که باعث کاهش هزینههای ساخت آن گردید.
.3 مدلسازی عددی
به طور کلی دو روش مدل سازی در نرم افزار ABAQUS موجود می باشد:
-1 روش مدلسازی مستقیم: این روش برای مدل های ساده تر به کار می رود. به این طریق که بدون انجام مدل سازی هندسه، مستقیماً مدل اجزاء که شامل المان و گره های آن است ساخته می شود.
-2 روش مدلسازی غیرمستقیم: در این روش می بایست ابتدا مدل هندسه مساله را به کمک یکی از دو روش زیر ساخته و پس با انجام عمل شبکه بندی بر روی آن مدل به یک مدل اجزاء محدود تبدیل کند تا مدل برای بارگذاری و حل آماده شود:
-I ساخت مدل هندسه به کمک قابلیت های مدلسازی هندسه نرم افزار ABAQUS
-II همچنین میتوان مدل را در نرمافزارهای CDA در فایل IGES ساخت و وارد نرم افزار نمود. در این مطالعه همانطور که در شکل - 1 - نشان داده شده است، از روش مدلسازی غیرمستقیم نوع
-I - هندسی - کمک گرفته شده است.
