بهبود رفتار لرزه‌اي‌قاب هاي خمشي فولادي به كمك ميراگرهاي ويسكوز و تعيين نيرويي ميرايي مناسب آنها

Seismic Behavior Upgrade of Steel Moment FramesUsing Viscous Dampers and Determination of Their Proper Damping Forces

سيستم هاي اتلاف انرژي در سازه‌ها در چند دهه اخير به طور گسترده براي كاهش نيروهاي ناشي از زلزله و باد و همچنين كاهش جابجايي‌هاي ساختمان ها در حد مجاز آيين‌نامه‌اي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. يك نوع از اين مستهلك كننده­ ها به عنوان سيستم‌هاي كنترل غيرفعال، ميراگرهاي ويسكوز مي­ باشند كه مورد توجه پژوهشگران زيادي قرار گرفته­ اند. ميراگرهاي ويسكوز از يك پيستون روزنه­ دار درون سيلندري كه حاوي سيالي با غلظت زياد مي ­باشد تشكيل شده ­اند. استهلاك اين ميراگر از طريق هل دادن و عبور سيال چسبنده از سوراخ هاي پيستون انجام مي­ شود. اين ميراگرها بر دو نوع خطي و غيرخطي مي­ باشند كه نوع كاربردي و معمول آن ميراگرهاي خطي با ضريب تواني سرعت يك مي‌باشد. درعمل مقادير مناسب نيروي ميرايي اين سازه ­ها با توجه به روش شرح داده شده در FEMA273تعيين شده و در سه حالت كنترل شده توسط تغييرمكان، سرعت و شتاب، بدست مي آيند. در اين تحقيق، به بررسي تأثير افزودن ميراگرهاي ويسكوز برپاسخ لرزه­ اي قاب هاي خمشي پرداخته شده است. براي اين منظور سه قاب خمشي فولادي با 3 دهانه، و تعداد طبقات 1، 3 و 6 و ميراگرهايي ويسكوز با ضريب تواني 1، 0/8 و 0/6 انتخاب شده ­اند. اين سازه­ ها تحت تحليل­ هاي تاريخچه زماني غيرخطي با نرم افزار Opensees ناشي از سه شتاب نگاشت ال سنترو، كوبه و نرتريج قرار گرفته و پاسخ آنها شامل تغييرمكان، شتاب و برش پايه در حالت با و بدون ميراگرهاي ويسكوز با يكديگر مقايسه شده است. در پايان با توجه به پاسخ آنها در سه حالت كنترل شده توسط تغييرمكان، سرعت وشتاب، نيروي ميرايي مناسب آنها بر مبناي شتاب و برش پايه حداكثر بدست آمده از FEMA273 براي سازه 1 طبقه 94/7، 3 طبقه 240/1 و سازه 6 طبقه 557/1 كيلونيوتن تعيين شده است.

Energy dissipation systems have been broadly used in structures during the recent decades in order to reduce earthquake and wind forces as well as reduction of structural lateral drifts within the code limits. Viscous damper is considered as one of the energy dissipation systems which are classified as velocity-dependent dampers among passive control systems and have been paid attention and their further detailed properties taken into account by many researchers. Viscous damper consists of a piston with some orifices inside the cylinder which contains highly viscous fluid. Energy dissipation of this damper is through pushing viscous fluid out of the orifices. These are two types of these dampers: linear and nonlinear from which linear type with velocity power of one is more practical. The structural damping force is usually set according to the procedure described in FEMA273 and are optimized by three controlled modes of displacement, velocity and acceleration. This study examines the effect of adding viscous dampers on seismic behavior of steel moment frames. For this purpose, three steel moment frames of 1, 3 and 6-story all in 3 bays, with viscous dampers having power factor of 1, 0.8 and 0.6 are selected. These sample structures are subjected to the nonlinear time history analysis under the El Centro, Kobe and Northridge earthquakes, and their response including displacement, acceleration and base shear is compared in two cases of with and without viscous dampers. Finally, regarding nonlinear time history analysis results based on the structural behavior in three modes controlled by displacement, velocity and acceleration, proper damping forces are specified as 94.7, 240.1 and 557.1 kN respectively for one, three and six story structures based on maximum acceleration and base share obtained from FEMA273.