مقايسه رفتار سازههاي جداسازي شده بر روي انواع جداگرهاي اصطكاكي تحت زلزلههاي حوزه نزديك

Comparison of the behavior of isolated structures mounted on different types of friction isolators subjected to near-field earthquakes

در اين مطالعه به مقايسه رفتار لرزهاي روسازههاي جداسازي شده با انواع جداگرهاي آونگي اصطكاكي تحت تاثير ركوردهاي زلزله حوزه نزديك پرداخته شده است. جهت بررسي و مقايسه رفتار لرزهاي جداگرهاي مختلف، دو پارامتر مهم كه در آييننامههاي طراحي مورد استفاده قرار ميگيرد، يكي زمان تناوب موثر و ديگري ميرايي موثر به عنوان دو معيار اصلي در نظر گرفته شده است. جداگرها به گونهاي طراحي شدهاند كه داراي پريود جداسازي و ميرايي موثر مشخص باشند، تا بتوان پاسخ لرزهاي آنها را مقايسه نمود. روسازهها به صورت خطي و سهبعدي بوده و داراي سه، شش و نُه طبقه فلزي از نوع قاب خمشي هستند. همچنين جداگرها از نوع آونگي اصطكاكي تكي، دوگانه و سهگانه بوده كه به صورت غيرخطي در نرم افزار SAP2000 مدلسازي شدهاند. با انجام تحليلهاي تاريخچه زماني بر روي مدلها و با بررسي پاسخهاي مختلف سازه از جمله حداكثر شتاب بام، برش پايه، جابجايي در تراز بالاي جداگر و دريفت روسازه مشخص گرديد كه سازههاي جداسازي شده با جداگر آونگي اصطكاكي سهگانه نسبت به سازههاي جداسازي شده با جداگرهاي تكي و دوگانه رفتار مؤثرتر و بهتري خواهند داشت. اين نتيجه نشان از توانايي اين جداگر در كنترل بهتر رفتار سازه به خاطر طولانيتر بودن منحني سه خطي نرم شونده و همچنين رفتار سخت شونده در فازهاي انتهاي حركت دارد، كه با افزايش تعداد طبقات روسازه همچنان اين خاصيت را حفظ نموده است. همچنين مقايسه عملكرد انواع جداگرهاي طراحي شده حاكي از برتري جداگر آونگي اصطكاكي سهگانه نسبت به دو نوع ديگر در كنترل جابجايي تراز جداسازي، شتاب و دريفت روسازه بوده است.

In this study, seismic behavior of isolated structures supported on different types of friction pendulum bearings namely SFP, DCFP and TCFP subjected to seven records of near fault ground motion have been compared. To investigate the results of different isolators, they are designed in a way to have the same effective period and effective damping as two important parameters. Three-dimensional linear models of three, six and nine story steel moment frames supported on nonlinear FPS, DCFP and TCFP isolators are constructed in the SAP2000 software. By performing nonlinear dynamic analysis and investigating various structural responses such as maximum acceleration of the roof, isolators displacement, base shear and drift of the superstructure, it is showed that the isolation with the TCFP bearing are more efficient than isolation with DCFP and FPS ones. The main reason of this good behavior is five-regime backbone curve of this isolator in which the two last stages of the motion have hardening behavior. In addition, the comparison of the performance of the different isolators suggests the superiority of the TCFP bearing in controlling the displacement of the isolator, acceleration of the roof, and drift of the superstructure. The advantages of TCFP isolator are observed in all the studied superstructures with three, six and nine stories.