بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بسم الله الرّحمن الرّحیم
اسلاید 2 :
به نام یگانه خالق هستی
کنفرانس درس بهسازی لرزه ای ساختمان های آسیب دیده در برابر زلزله
موضوع:
معرفی میراگرهای ADAS
اسلاید 3 :
یاد آوری اجمالی میراگرها
معرفی سیستم های کنترل پاسخ دینامیکی سازه ها
آشنایی با مکانیزم وعملکرد میراگر های ADAS
محورهای کنفرانس
اسلاید 4 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
عبارت اند از اعضای جدیدی در سازه که عامل اتلاف انرژی لرزه ای وارده به ساختمان هستند و با به کار بستن آن ها در ساختمان می توانیم یک ساختمان با عملکرد بهینه داشته باشیم. که در مقابل انواع بار های دینامیکی ناشی از زلزله و باد، رفتار مناسب و مطلوب از خود ارائه می دهد.
این روش های نوین کنترل ارتعاشات سازه ضمن اقتصادی بودن، در مورد ساختمان های موجود این امکان را فراهم می کند که بدون نیاز به خرابی های عمده هنگام اجرا ، ساختمان به سرویس دهی خود ادامه دهد.
میراگرها
میرایی
(اتلاف انرژی ناشی از نیروی دینامیکی)
سازه(به واسطه خواص ذاتی سازه و اعمال ضوابط طراحی لرزه ای برای ایجاد مفصل پلاستیک در بخش های معینی از سازه)
افزودن اعضایی اضافی به سازه به نام میراگر و در نتیجه افزایش شکل پذیری
اسلاید 5 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
معمولاً در سازه بیش از یک مکانیزم در شکل گیری میرایی و اتلاف انرژی مشارکت دارند :
1- اصطکاک داخلی بین ذرات مصالح سازه ای
2-باز و بسته شدن ترک های میکروسکوپی در اعضای بتنی
3-اصطکاک در اجزای اتصالات سازه های فولادی
4-درگیری و اصطکاک بین عناصر سازه ای و غیر سازه ای (میانقاب)
5-پلاستیسیته در تعدادی از کریستال های مصالح بدلیل تمرکز تنش، در حالی که تنش متوسط هنوز در ناحیه الاستیک خطی قرار دارد.
6-ورود اعضای سازه ای به ناحیه رفتار خمیری یا پلاستیک
انواع میرایی در سازه ها
اسلاید 6 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل پاسخ دینامیکی سازه ها
کاهش پاسخ های سازه شامل سرعت، شتاب و جابجایی
یک استراتژی مناسب جهت اتلاف انرژی لرزه ای و محافظت سازه در برابر زلزله
با شروع تحریک سیستم کنترلی به کار افتاده و با خاتمه آن به حالت غیر فعال بر می گردد.
عملکرد کنترلی از طریق تغییر در سختی، پریود و میرایی
عدم نیاز به منبع انرژی خارجی
هدف:
تکنیک معروف و موسوم جداسازی پایه، میراگر های اصطکاکی، میراگر های فلزی تسلیم شونده،
میراگر های ویسکو الاستیک، میراگرهای سیال لزج، میراگر جرمی تنظیم شده، میراگرهای مایعی تنظیم شده
از انواع این سیستم ها هستند.
طبقه بندی(بر اساس نحوه عملکرد):
سیستم های کنترل غیر فعال :
اسلاید 7 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل غیر فعال :
اسلاید 8 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل فعال
کنترل پاسخ سازه توسط اعمال نیروهایی در نقاط مختلف آن به صورت همزمان و با توجه به شرایط لحظه ای سازه
همواره آماده برای شروع فعالیت و کنترل ارتعاشات
تعیین پاسخ سازه در هر لحظه با استفاده از یک الگوریتم مشخص و تعیین نیروی کنترلی مورد نیاز
اعمال نیروهای کنترلی محاسبه شده با استفاده از یک منبع انرژی خارجی به سازه، تا زمان کاهش پاسخ به حد مورد نظر
معایب
هزینه اولیه زیاد و عملیات تعمیر و نگهداری سنگین آن ها برای ایجاد امکان استفاده در هر لحظه
وجود مساله تاخیر زمانی در ارسال فرمان به محرک ها و یا
بروز برخی اشکالات در تخمین صحیح نیروی کنترلی که می تواند پتانسیل ناپایدار کردن سیستم را ایجاد نماید.
اسلاید 9 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل فعال
نحوۀ کار آ ن ها در مورد زلزله :
با قرار گیری حسگرهای دریافت کننده پاسخ سازه و یا ارتعاشات زمین (متصل به cpu) در فاصله ای از سازه و در طبقاتی از سازه، ارتعاشات زمین و سازه به پردازنده مرکزی منتقل شده و پردازش می شوند.
شروع فعالیت سیستم کنترلی لحظه ای است که :
دامنه ارتعاشات و یا ورودی زلزله ثبت شده توسط حسگر ها برابر یا بیش تر از مقدار تعریف شده برای آن باشد.
اسلاید 10 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل نیمه فعال
مقایسه عملکرد سیستم های کنترل فعال و نیمه فعال، سبب پیدایش سیستم های کنترلی جدیدی تحت عنوان نیمه فعال گردید.
در این سیستم ابزار مورد استفاده توانایی تغییر مشخصات مکانیکی خود را داشته و در نتیجه این کنترل برای محدودۀ وسیع تری از بارگذاری ها کارآیی دارد. در نتیجه می توان آن را سیستم های کنترل غیر فعال قابل تنظیم نیز خواند.
این سیستم ها:
به انرژی کمی نیاز دارند در نتیجه وجود یک منبع انرژی خارجی را از بین می برند.
بر خلاف سیستم های کنترل فعال به سازه انرژی اضافه نمی کنند اما خواص مکانیکی آن ها به منظور بهبود عملکرد سیستم قابل تعدیل است. تعدیل خصوصیات با توجه به پاسخ سازه ای و یا تحریک زمین صورت می گیرد.
میراگر های از نوع دریچه متغیر، ابزار با اصطکاک متغیر و میراگرهای با سختی متغیر از این دسته اند.
اسلاید 11 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
سیستم های کنترل دو گانه یا ترکیبی
در این سیستم ها به طور همزمان از کنترل فعال و غیر فعال با هدف :
افزایش کارآیی سیستم کنترل غیر فعال و کاهش انرژی خارجی مورد نیاز سیستم کنترل فعال، استفاده می شود.
بدین صورت که:
در ابتدای تحریک، کاهش ارتعاشات توسط سیستم غیر فعال صورت گرفته و پس از دفع تاخیر زمانی سیستم فعال وارد عمل می شود که در این جا ممکن است به فعالیت ادامه داده و یا در صورت عدم نیاز به آن، از دور خارج شود.
عیب :
علیرغم عملکرد و کارآیی مناسب تر از لحاظ اقتصادی نیازمند هزینه بیش تری می باشند.
میراگر جرمی دوگانه و سیستم جداساز پایه دو گانه نمونه هایی از این سیستم ها می باشند.
اسلاید 12 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
میراگر های فلزی تسلیم شونده
در این میراگرها:
انرژی منتقل شده به سازه صرف تسلیم و رفتار غیر خطی در قطعات به کار رفته در میراگر می شود.
از تغییر شکل غیر الاستیک فلزات شکل پذیری مانند فولاد و سرب جهت اتلاف انرژی استفاده می شود.
این میراگر ها به عنوان فیوز در سازه عمل نموده و با تمرکز رفتار غیر خطی در خود، مانع از بروز رفتار غیر خطی و آسیب در سایر اجزای سازه ای و غیر سازه ای می شوند.
فلز به کار رفته برای ساخت این میراگر ها عموما بایستی دارای رفتار مناسب تغییر هیسترزیس، دامنه خستگی بالا، استحکام نسبی بالا و عدم حساسیت زیاد نسبت به تغییرات درجه حرارت باشند.
استفاده از این میراگرها در بادبند ها متداول تر می باشد.
اسلاید 13 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
معرفی میراگر صفحه فولادی (Added Damping and Stiffness) ADAS
جزء تجهیزات کنترل غیر فعال سازه
در رده میراگرهای فلزی تسلیم شونده
به واسطۀ شکل پذیری فوق العاده و با بوجود آمدن تغییر شکل غیر ارتجاعی در ورقه های(پره) فولادی آن،
میرایی سازه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و باعث کنترل پاسخ و کاهش نیاز لرزه ای می گردد.
تمرکز خسارت ناشی از زلزله بر روی این وسیله و باقی ماندن بقیه اجزای قاب به صورت الاستیک
قابل تعویض و جایگذاری مجدد با تعبیه اتصالات پیچی و کشویی در صورت آسیب در زلزله
اسلاید 14 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
معرفی میراگر صفحه فولادی (Added Damping and Stiffness) ADAS
میراگر های ADAS دستگاه هایی می باشند که از تعدادی ورق فولادی موازی تشکیل شده اند و عملکردی بر اساس تسلیم خمشی دارند.
صفحات فولادی X شکل (ساعت شنی) المان های ADAS یا XADAS
صفحات فولادی مثلثی المان های TADAS یا TPEA
نکته
ورق های X شکل و مثلثی شکل در المان ADAS نسبت به ورق های مستطیلی شکل عملکرد مناسب تری در اتلاف انرژی دارند.
این ابزار ها ضمن تامین میرایی از سختی جانبی بالایی برخوردارند، به این دلیل به المان های افزایندۀ سختی و میرایی نامگذاری شده اند.
سیلان گسترده در تمام حجم فولاد و تامین میرایی هیسترتیک و در پی آن اتلاف فوق العاده انرژی ورودی به صورت انرژی حرارتی، از خصوصیات منحصر به فرد این ابزارها است.
تعداد و ضخامت ورق های مثلثی بر حسب تقاضا تغییر کرده و باید در طبقات بالاتر از ورق های نازکتر وتعداد کمتر استفاده کرد.
اسلاید 15 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
معرفی میراگر صفحه فولادی (Added Damping and Stiffness) ADAS
امــا
ورق های Xشکل و مثلثی شکل به صورت یکنواخت در سرتاسر ارتفاع ورق تسلیم می شوند و تغییر شکل پلاستیک در سراسر ورق به شکل یکنواخت توزیع می شود. لذا ماکزیمم مقدار کرنش و انحناء در این حالت به صورت چشمگیری کمتر از مقادیر نظیر در یک ورق مستطیلی با همان تغییر شکل جانبی است و
چــــرا ؟
ورق فولادی مستطیلی
تسلیم فقط در دو انتها
تغییر شکل های پلاستیک فقط به
دو انتهای ورق محدود می شود.
میزان کرنش و انحناء در دو انتها بسیار بزرگ است.
عمر خستگی صفحه کاهش می یابد.
در ارتفاع ورق، فولاد در محدودۀ کرنش های الاستیک باقی مانده و سهمی در اتلاف انرژی در اثر تغییر شکل های هیسترتیک ندارد.
تقریباً تمام حجم فولاد در جذب انرژی مشارکت می کند.
اسلاید 16 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
مکانیزم میراگر ADAS با ورق های X شکل
-متشکل از تعدادی ورق فولادی -نصب بین مهاربند شورون و تیر بالا سری
فلسفه تشکیل چنین ترکیبی از المان ها این است که فنری با سختی کم (المان ADAS) به صورت سری به فنری با سختی زیاد (مهاربند) متصل شده است. در اثر تغییر مکان جانبی قاب، فنر ضعیف تر با تغییر شکل های بزرگ و غیر ارتجاعی، مانع ایجاد نیرو های زیاد در مهار بند شده و تقاضای موجود روی سازه را کاهش می دهد.
از آنجایی که عمل تسلیم در یک عضو فیوز مانند رخ می دهد علاوه بر اینکه اتلاف انرژی در یک محل خاص محدود و متمرکز می شود باعث ایمنی سایر اعضای سازه ای خواهد شد.
جابجایی نسبی در بالا و پایین المان در اثر جابجایی نسبی طبقات تحت اثر نیروی جانبی
ایجاد انحنای مضاعف در ورق و در نتیجه جاری شدن ورقه های فلزی میراگر شده و استهلاک مقدار زیادی از انرژی ورودی زلزله
اسلاید 17 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
معایب میراگر ADAS با ورق های X شکل
ب- نیروی وارده از طرف پیچ های انتهایی بر روی میزان گیرداری ورق ها تاثیر زیادی داشته و در نتیجه سختی المان را تحت شعاع قرار می دهد. این مسئله موجب عدم همخوانی رفتار پیش بینی شده برای المان بر اساس فرض گیرداری ورق های انتهایی و رفتار واقعی المان در عمل می گردد.
الف-، نیروی محوری ایجاد شده در ورق به دلیل شرایط تکیه گاهی و در نتیجه احتمال کمانش ورق پس از بارگذاری جانبی با افزایش تغییر مکان جانبی، نیروی محوری در ورق زیاد می شود و سختی آن ها افزایش می یابد و شکل پذیری آن کاهش می یابد. در نهایت با افزایش نیروی محوری ناشی از افزایش طول ماندگار ایجاد شده از تغییر مکان های پلاستیک، ورق های X شکل کمانش کرده و ضمن از دست دادن ظرفیت و سختی خود، میراگر بعد از چند سیکل بارگذاری تخریب می شود.
اسلاید 18 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
میراگر TADAS
به منظور اصلاح عیوب میراگر XADAS و افزایش پایداری میراگر این میراگر را تحت عنوان المان های TADAS توسعه دادند. این وسیله از N ورق فولادی مثلثی شکل که به صورت موازی قرار گرفته اند تشکیل شده. هم چنین یک اتصال مفصلی شیاردار در راس آن جهت اطمینان از حرکت نسبتا آزاد در راستای قائم، به کار می رود. با وجود شیار های لوبیایی در انتهای مفصلی المان، بارهای ثقلی تاثیری بر روی رفتار المان نخواهد داشت و المان به سادگی با تغییر شکل های قائم به وجود آمده هماهنگی داشته باشد. بنابراین از ایجاد نیروی محوری وتغییر شکل های پیچیده در المان جلوگیری شده و رفتار و پاسخ های المان با استفاده قابل پیش بینی خواهد بود.
در نتیجه این ترکیب بندی، برآیند نیروی محوری اعضای بادبندی به صورت یک مولفه افقی در محل تقاطع محورها بر میراگر اثر می نماید و میراگر این نیروی افقی را که با تغییر مکان نسبی طبقه مرتبط است، به طور عمده از طریق تغییر شکل خمشی یکنواخت تک تک ورق ها تحمل می نماید.
انطباق منحنی لنگر خمشی به وجود آمده در صفحه، با اساس مقطع آن، سبب ایجاد انحنای ثابت و در نتیجه سیلان گسترده در تمام حجم فولاد ورق مثلثی و دستیابی به شکل پذیری بالا به دلیل عدم تمرکز انحناء می گردد، در نتیجه انرژی به صورت یکنواخت در کل طول المان مستهلک می شود.
اسلاید 19 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
میراگر TADAS
اسلاید 20 :
کاربرد میراگر های ADAS در مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
رفتار بار تغییر – مکان میراگرهای ADAS
یک مدل الاستیک خطی با کرنش سخت شدگی
