ارزيابي رفتار سازه‌هاي فولادي مهاربندي نامتقارن با سيستم جداساز لرزه‌اي

Evaluation of the Seismic Behavior of Asymmetric Base Isolated Braced Steel Structures

جداسازي از پايه، يكي از راهكارهاي ارتقاي عملكرد لرزه‌اي سازه است كه در آن به‌جاي افزايش ظرفيت اعضاي سازه، ميزان تقاضا كاهش مي‌يابد. ازآنجاكه تعداد زيادي از سازه‌هاي موجود و جديد نامتقارن هستند، مناسب است اثرات اين موضوع در سازه‌هاي جداسازي‌شده نيز، مورد مطالعه قرار گيرد. در سازه‌هاي نامتقارن وجود فاصله افقي بين مركز جرم و مركز سختي، موجب ايجاد پيچش در سازه مي‌شود كه اين موضوع باعث تحميل نيرو و تغييرشكل‌هاي اضافي به اعضاي سازه مي‌شود. در اين پژوهش رفتار سازه‌هاي نامتقارن جداسازي‌شده با سيستم باربر جانبي مهاربند هم‌محور فولادي، با استفاده از روش تحليل ديناميكي غيرخطي موردمطالعه قرار گرفته است. در خصوص اثرات نامتقارني در سازه، دو حالت خروج از مركزيت جرم و خروج از مركزيت سختي در نظر گرفته شده است. در هر حالت با در نظر گرفتن مقادير مختلف خروج از مركزيت، رفتار سازه با تكيه‌گاه ثابت و جداسازي‌شده مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين رفتار سازه‌هاي نامتقارن با خروج از مركزيت‌هاي جرم و سختي مورد مقايسه قرار گرفته است. بر اساس نتايج تحليل، جداسازي از پايه در هر دو حالت خروج از مركزيت‌هاي جرم و سختي باعث كاهش قابل‌توجه دوران طبقات و اثرات پيچشي در سازه شده است. همچنين در هر دو حالت سازه‌ با تكيه‌گاه ثابت و سازه جداسازي‌شده، خروج از مركزيت سختي باعث ايجاد پيچش كمتري در سازه، نسبت به خروج از مركزيت جرم شده است. به‌علاوه به‌منظور كاهش اثرات پيچشي در سازه‌هاي جداسازي‌شده نامتقارن، روشي براي طراحي جداسازها در اين سازه‌ها پيشنهاد شده است.

Base isolation can improve the seismic performance of structures by reducing the seismic demands instead of increasing the capacity. Many of existing and new structures are asymmetric, thus the effect of asymmetry on the behavior of isolated structures should be studied. In asymmetric structures the horizontal distance between center of mass and center of rigidity, induce inherent torsional moment which can generate extra forces and deformations in the members. In the present research work the seismic behavior of asymmetric isolated concentric braced structures is investigated by nonlinear dynamic analyses using SAP2000 software. The behavior of fixed base and isolated asymmetric structures for different values of mass and stiffness eccentricities are studied and compared to each other. Based on the analysis results, base isolation has reduced story rotations and torsional amplifications in asymmetric structures in mass eccentric and stiffness eccentric structures. Also smaller torsional amplifications can be expected in stiffness eccentric structures than mass eccentric structures. Furthermore a new method for designing isolators in asymmetric structures is proposed which can reduce story rotations and torsional moments in such structures.