دوره 12 شماره 4 زمستان 41 1394 تاثیر میراگرهای ویسکوز در مقاوم سازی لرزهای ساختمانهای فوالدی * مهدی وکیل زاده دانشگاه آزاد اسالمی واحد پرند پرند ایران کامبیز مظاهری دانشگاه آزاد اسالمی واحد پرند پرند ایران محدثه بختیاری آزاد دانشگاه خوارزمی ایران mehdi_552@yahoo.com تاریخ دریافت: 94/09/17 تاریخ پذیرش نهایی: 94/11/15 چکیده: هدف از بهسازی لرزهای ساختمان این است که اعضای سازهای و غیرسازهای به گونهای تقویت شوند که در صورت وقوع زلزله آسیبهای کمتری به این اجزا وارد شود. میراگرها وسایل اتالف انرژی در سازهها محسوب میشوند. این وسایل انرژی لرزهای را مستهلک کرده و بخشی از انرژی ورودی به سازه را تلف میکنند. از این رو خسارت وارده به سازه به طور چشمگیری کاهش مییابد.در این مقاله قاب فوالدی سه شش و ده طبقه با و بدون میراگر در نرم افزار SAP مدلسازی شدهاند و با استفاده از دستورالعمل بهسازی لرزهای و روش استاتیکی غیرخطی مورد ارزیابی قرار میگیرند. نتایج نشان میدهد افزودن میراگر ویسکوز موجب کاهش اثرات نیروی لرزهای و سطوح خرابی عملکرد میگردد همچنین استفاده از میراگر در سازههای بلند در مقایسه با سازههای کوتاهتر تاثیر بیشتری در کاهش نیروی زلزله دارد. کلید واژگان: میراگرهای ویسکوز تحلیل استاتیکی غیرخطی نرم افزار SAP بهسازی لرزهای سطح عملکرد.
و 1 و 1 دوره 12 شماره 4 زمستان 1394 42 مقدمه در علم مهندهی زلزله با ورود و جایگزینی شیوه طراحی بر اهاآ عملکرد به جا روش قدیمی طراحی بر اهاآ نیرو بسیار از یییننامهها جهان دهتتوش تغییرات بنیاد شده و بسیار از محققان و پژوهشگران برا تکامل و دهتیابی به قطعیت در این شیوه تحقیقات خود را در این زمینه متمرکز کردهاند. طراحی براهاآ عملکرد موضوعی اهت که در هالها اخیر در جهان مورد اهتقبال فراوان قرار گرفته اهت. یییننامهها کنونی که بر اهاآ نیرو تهیه شدهاند برا طراحی در محدوده االهتیک مناهب میباشند اما هطوحی از عملکرد که متضمن پذیرش خسارت هستند عالوه بر معیارها نیرویی وابسته به معیارها جابجایی نیز میباشند. روش کنونی طراحی هازهها بر مبنا طراحی به روش مقاومت اهت و شامل تتمین برش پایه در هازه و توزیع ین در ارتااع و تعیین مقاومت مورد نیاز اجزا هازها دربرابر این بار اهت. صرف نظر از کاهتیهایی که در این روش وجود دارد بیان رفتار اجزا هازها از طریق تک پارامتر مقاومت در بسیار از موارد پاه مناهبی به دهت نمیدهد. در حقیقت هدف از طراحی لرزها بر اهاآ عملکرد این اهت که طراحان را قادر هازد تا هازه هایی طراحی کنند که عملکردشان قابل پیشبینی باشد. براهاآ یییننامهها طراحی اعضا هازها به گونها طراحی میشوند که بتوانند نیروها وارده را با حاشیه اطمینان مناهبی که بستگی به روش طراحی دارد تحمل کنند. به منظور طراحی بر اهاآ هطح عملکرد اهتااده از روش تحلیل اهتاتیکی ییرخطی بسیار مورد توجه طراحان و مهندهان اهت. در زمینه طراحی بر اهاآ عملکرد ییین نامهها معتبر مانند ATC40 FEMA356 FEMA273 و دهتورالعمل بهساز جزئیات کاملتر را ارائه میدهند. در حال حاضر دهتورالعمل بهساز لرزها هاختمانها موجود مهمترین مرجعی اهت که برا ارزیابی و مقاو هاز لرزها هاختمانها در ایران بکار میرود. در این مقاله میراگر ویسکوز به عنوان یک گزینه بهساز لرزها معرفی شده اهت و نقش این میراگر در هازه با اهتااده از روش تحلیل اهتاتیکی ییر خطی مورد بررهی قرار میگیرد. -2 طراحی بر اساس عملکرد هدف از بهساز لرزها هاختمان این اهت که اعضا هازها و ملحقات ییر هازها به گونها تقویت شوند که در صورت وقوع زلزله یهیب کمتر به این اجزاء وارد شود. نویسندگان ییین نامهها FEMA و ATC باتوجه به اهمیت و کارایی ین بعد از وقوع زمین لرزه یهیبها احتمالی را تقسیم بند و هطوح بهساز را بر این اهاآ تعریف کردهاند. این ییین نامهها کل هاختمان را به دو گروه اجزا هازها و اجزا ییرهازها تقسیمبند کرده و برا هرکدا از اجزا هازها و ییرهازها یک هر معیارها از هطح کاربرد کامل تا خرابی ها زیاد برا یک زلزله با دوره بازگشت معین درنظر گرفته اند[ 1 ]. 1-2 هطح عملکرد اجزا هازها : منظور از اجزا هازها هتونها تیرها بادبندها دیوارها بتنی دیوارها پرکننده با مصالح بنایی ییرمسلح پی ها دیافراگم ها و... اهت. ] 2 ]هطح عملکرد اجزا هازها با توجه به دهتورالعمل بهساز بصورت زیر اهت: الف( هطح عملکرد 1: قابلیت اهتااده بی وقاه ی( هطح عملکرد 3: ایمنی جانی ج( هطح عملکرد 5: یهتانه فروریزش 2-2 هطح عملکرد اجزا ییر هازها : منظور از اجزا ییر هازها معمار اجزا تأهیسات مکانیکی و برقی هاختمان اهت. معیارها هطح عملکرد اجزا ییرهازها مربوه به معمار هاختمان شامل نماهاز دیوارها داخلی و تیغه بند هقفها دیوار دهت انداز دودکشها پلهها و درها اهت. معیارها هطح عملکرد اجزا ییرهازها مربوه به تأهیسات مکانیکی و برقی شامل یهانسورها تأهیسات HVAC تجهیزات هاخت کانالها لوله ها هیستم یی پاش از هقف برا اطاا حریق و هیستم تشتیص و اعال حریق درها روشنایی اضطرار هیستم توزیع برق و اتصاالت نراغ هاهت.[ 2 ]هطح عملکرد اجزا ییرهازها با توجه به دهتورالعمل بهساز بصورت زیر اهت: الف( هطح عملکردA : خدمت رهانی بی وقاه ی( هطح عملکرد B: قابلیت اهتااده بی وقاه پ( هطح عملکرد C: ایمنی جانی ت( هطح عملکرد D: ایمنی جانی محدود ث( هطح عملکرد E: لحاظ نشده بریورد پارامترها حرکت قو زمین در هطح زمین برا هطوح خطر متتلف صورت میپذیرد. هطح خطر 1: این هطح خطر بر اهاآ 10% احتمال در 50 هال که معادل 475 هال اهت تعیین میشود. هطح خطر 1 در اهتاندارد 2800 ایران زلزله طرح نامیده میشود. هطح خطر 2: این هطح خطر بر اهاآ 2% احتمال رویداد در 50 هال که معادل 2475 هال اهت تعیین میشود. هطح خطر 2 به عنوان بیشینه زلزله محتمل نامیده می شود[ 3 ]. 3- تحلیل استاتیکی غیر خطی در در این روش بار جانبی تحت اثر یک الگو خاص مرحله به مرحله افزایش مییابد و تغییرمکان جانبی یک نقطه کنترلی در تراز با با اهتااده از نمودار برش پایه _ تغییر مکان جانبی ارزیابی میشود.[ 4 ]در تحلیل اهتاتیکی ییرخطی با توجه به این که بارگذار اعمالی به هازه به صورت نمو و مرحلها اهت در هر مرحله بار اعمالی به هازه افزوده میشود هتتی جدید با توجه به مااصل تشکیل شده در هازه
و 5 دوره 12 شماره 4 زمستان 43 1394 هازه در هر مرحله به دهت یورده اصالح گردیده و تغییر مکانها یک هطح عملکرد معین مشتص میشوند. مقدار این تغییرمکان برا تغییر اهت. این تغییرمکان در FEMA-356 و دهتورالعمل بهساز مکان هدف و در ATC-40 جابجایی تقاضا نامیده میشود. دارد تحلیل اهتاتیکی ییرخطی )تحلیل باز افزون( نقشی مهم و کلید پر هزینه و پیچیده وقتگیر تحلیلها نرا که بدون نیاز به انجا مااصل توزیع نحوه نظر هازهاز رفتار نهایی ییرخطی دینامیکی کلی خرابی تغییرمکانها پالهتیک نوع و نحوه تشکیل حالت مکانیز بریورد مناهب بادقت و اعضا نهایی نیروها تقاضا نسبی و خوبی از رفتار میگردد. به کمک این روش میتوان مقایسه بسیار ین به عمل یورد. همچنین قبل و بعد از تقویت و مقاو هاز هازه مدل اولیه هازه شده بر رو میزان پاهتگویی و کارایی طراحی انجا قابل بریورد اهت. شایان توجه اهت توزیع بار جانبی بر مدل هازه باید تا حد امکان شبیه به ینچه که هنگا زلزله رخ خواهد داد باشد و در حالتها بحرانی تغییر شکل و نیروها را در اعضا ایجاد نماید. هازه نشان داده شده اهت. در شکل 1 منحنی رفتار ییرخطی اعضا باتوجه به هطح عملکرد که برا هاختمان انتتای شده اهت هازه باید بتواند حد معینی از جابجایی جانبی را بدون این که تغییرشکلها در منحنی نیرو جابجایی اعضا از یک حد مجاز فراتر رود تحمل کند. یک هطح عملکرد معین مشتص مقدار این تغییر مکان برا 1]. اهت[ 2 T e δ t = C 0 C 1 C 2 C 3 S a 4π 2 g (1) Te زمان تناوی اصلی موثر هاختمان در جهت مورد بررهی. C 0 ضریب اصالح برا ارتباه تغییر مکان طیای هیستم یک درجه یزاد به تغییر مکان با هیستم نند درجه یزاد. C 1 ضریب اصالح برا تبدیل تغییر مکانها محاهبه شده از پاه خطی االهتیک به ماکزیمم تغییر مکانها ییراالهتیک مورد انتظار هازه. C 2 ضریب اصالحی برا درنظر گرفتن شکل منحنی هیسترزیس کاهش هتتی و زوال مقاومت اعضا هازها بر ماکزیمم تغییر مکان ها. C 3 ضریب اصالحی برا درنظر گرفتن افزایش تغییر مکانها ناشی از اثرات دینامیکی.P-Delta Sشتای a طیای به ازا زمان تناوی اصلی موثر. ترکیبات بارگذار ثقلی و جانبی در تحلیلها انجا گرفته منطبق بر "ضوابط دهتورالعمل بهساز لرزها هاختمانها موجود" بوده که حد باال وپایین اثرات بار ثقلیG Q در دهتورالعمل بصورت زیر داده شده اهت:[ 2 ] Q G=1.1(Q D+ Q L) Q G=0.9Q D که در ین Q D بار مرده و Q L بار زنده موثر بر اهاآ اهتاندارد 519 اهت. بدین ترتیب برا ارزیابی لرزها قایها برا هر نوع بارگذار دو نوع تحلیل پوش یور انجا گرفته اهت که بار جانبی به دنبال هریک از پوشها بار ثقلی فوق اعمال میگردد. 4- میراگرهای ویسکوز شکل) 1 ( روند تشکیل مفاصل پالستیک در هنگام تحلیل پوش آور[ 5 ] بر اهاآ تعریف تغییر مکان هدف حداک ر تغییر مکان نسبی اهت که ممکن اهت هاختمان طی یک زلزله تجربه کند. تغییر مکان هدف برا ارزیابی لرزها هاختمانها مقاو هاز شده به کارمیرود. این تغییرمکان بسته به نوع بارگذار و نیز هطح عملکرد مورد نظر به کمک رابطه پیشنهاد دهتورالعمل محاهبه میگردد. بر این اهاآ بارها جانبی به طور تدریجی افزایش داده شده تا هاختمان به تغییر مکان موردنظر برهد. این تغییرمکان به صورت زیر در FEMA-356 و دهتورالعمل بهساز قابل محاهبه میباشد. اهت که در میراگر ویسکوز مایع یکی از انواع هیستمها جاذی انر باالیی برخوردار مقایسه با اندازه فیزیکی خود از توانایی جذی انر اهتهالن انر میباشد. بنابراین این نوع میراگرها میتوانند برا ناشی از زلزله در هازهها مورد اهتااده قرار گیرند. بیشتر میراگرها هیال میباشند که مشابه جاذیها ویسکوز به صورت میراگرها شون در اتومبیلها عمل میکنند. در صورتی که نیروها به یرامی اعمال شوند این میراگرها نسبت به تغییر شکلها هتتی کمی دارند اما با افزایش شدت جابجاییها )هرعت عمل ینها( هتتی افزایش مییابد. این میراگرها از یک هیلندر هیدرولیکی و یک پیستون از جنس فوالد ضد زنگ با کالهک برنز تشکیل شدهاند. در کالهک پیستون روزنه- ا تعبیه شده اهت که وقتی میله پیستون حرکت داده میشود. مایع با به فشار از درون روزنه عبور داده میشود و منجر به اتالف انر صورت گرما میگردد. هرعت هیال در این ناحیه خیلی زیاد اهت جنبشی می فشار باالدهتی تقریبا کال تبدیل به انر بنابراین انر گردد. وقتی که هیال بعدا به حجم کامل منبسط گردید در طرف دیگر جنبشی خود را با یشاته هرپیستون این فشار تدریجا کم شده و انر شدن مستهلک میکند. در همت خروجی هیال در هر پیستون فشار هیال در هر پیستون خیلی کم بوده که با فشار کامل در همت ورود بزرگی ایجاد می- مقایسه میگردد. این اختالف در فشارها یک نیرو
کند که در مقابل حرکت میراگر مقاومت میکند. میراگرها ویسکوز وقتی بطور صحیح طراحی و هاخته شوند تراوششان صار بوده و احتیاجی به اکوموالتور )اندوزنده هیال( یا وهیله ذخیره هیال خارجی برا پر نگهداشتن میراگر از هیال نتواهد داشت و ینها تقریبا یی بند کاملی دارند.[ 6 ] دوره 12 شماره 4 زمستان 1394 طبق یییننامه 2800 مقدار 0.35=A میباشد و ضریب اهمیت هازه با ده فوالد توجه به مسکونی بودن ین یک اهت. در شکل 3 قابها طبقه نشان داده شده اهت عرض قای دوازده متر میباشد. در ینالیز اهتاتیکی ییرخطی باید مشتصات مااصل پالهتیک به هازه نسبت داده شوند. در قای خمشی در تیرها از مااصیل المانها پالهتیک خمشی (M3) و در هتونها از مااصیل پالهتیک خمشی (PM2M3) اهتااده گردیده اهت. مااصل پالهتیک تغییر محور ییرخطی تعریف میگردد. این مااصل تحلیلها مکانی قبل از انجا مدلهاز ییرخطی اعضاء به کار میرود.[ 8 ] برا 44 شکل) 2 ( نمونه میراگر ویسکوز مایع[ 6 ] برا نیرو میراگر ویسکوز متناهب با هرعت نسبی بین دو انتها میراگر میباشد. قانون میرایی برابر با رابطه نیرو-هرعت این وهیله به صورت ذیل اهت[ 7 ]. F D = C u α sgn(u) (2) در این رابطه F D نیرو میراگر C ضریب میرایی و uهرعت اعمالی میباشد. همچنین α توان میراگر و sgn تابع عالمت میباشد که عالمت مؤلاه هرعت نسبی را تعیین میکند[ 15 ]. اگر α برابر با یک باشد میراگر خطی و در ییر این صورت دارا رفتار ییر خطی اهت. برا α ها کونکتر از یک رفتار نر شونده و برا α بزرگتر از یک رفتار هتتشونده خواهد بود. درصورتی که α بیشتر از یک باشد نیرو بوجود یمده در میراگر در هرعت پایین بسیار کم میباشد و در هرعتها باال نیرو بشدت افزایش مییابد. برا < 1 α ضریب میرایی با افزایش دامنه حرکت کاهش مییابد کمتر بودن مقدار این ضریب به معنی این اهت که میراگر میتواند مؤثرتر عمل کند و در هرعتها پایین نیز قابلیت اهتهالن انر خوبی دارد. در مقابل > 1 α با افزایش دامنه حرکت میرایی افزایش مییابد و برا = 1 α ضریب میرایی مستقل از دامنه 5- روش تحقیق و مدل مورد مطالعه حرکت خواهد بود. در این تحقیق قابها فوالد خمشی ده طبقه با اهتااده از نر افزار SAP مدل هاز شدهاند. ارتااع هر طبقه 3 متر در نظر گرفته شده اهت. قای ها بر رو خان نوع 2 و در شهر تهران واقع شدهاند و با اهتااده از تحلیل اهتاتیکی در دو حالت با و بدون میراگر ویسکوز مورد بررهی قرار گرفتهاند. در ادامه به منظور درنظر گرفتن کارایی میراگر ویسکوز در هازه با تعداد طبقات متتلف قابها فوالد هه و شش طبقه نیز مدلساز شده و نتایج ین ارزیابی شده اهت. بار مرده در طبقات و با 650 کیلوگر بر متر مربع و بار زنده در طبقات و با به ترتیب 200 و 150 کیلوگر بر متر مربع درنظر گرفته شده اهت. درمدل هاز طبقات بصورت دیافراگم صلب درنظر گرفته شده اهت. برا تیرها از مقاطع IPE و هتون ها BOX اهتااده شده اهت. با توجه به اینکه هازه در منطقه لرزه خیز زیاد قرار دارد الف(قای با میراگر ی(قای بدون میراگر 10 طبقه شکل )3( قای ها توزیع بار جانبی بر مدل هازه باید تا حد امکان شبیه به ینچه که هنگا زلزله رخ خواهد داد باشد و در حالتها بحرانی تغییر شکل و نیروها را دراعضا ایجاد نماید. بار حداقل دو الگو FEMA356 و دهتورالعمل بهساز بر اهاآ جانبی برا ارزیابی هازه باید در نظر گرفت. الگوها بار جانبی باید در دو جهت م بت و منای بصورت جداگانه به هازه اعمال شوند. در این تحقیق الگوها متناهب با بار جانبی متناهب با شکل مود اول ارتعاش و شتای یکنواخت در یک جهت به هازه اعمال شدهاند بار جانبی بر اهاآ زلزله اعمالی به هازه معرفی همچنین یک الگو میشود بدین منظور برا معرفی الگو بار زلزله در ابتدا ضریب برش پایه C محاهبه میشود و هزس در نر افزار SAP تحت ینالیز اهتاتیکی EQ نامگذار ییر خطی مورد بررهی قرار میگیرد این الگو بارگذار درنظر برا FEMA356 و دهتورالعمل بهساز شده اهت. همچنین بر اهاآ مرده و زنده معرفی شده اهت. بار ثقلی بارها گرفتن اثرات بارها ثقلی بصورت زیر در نر افزار وارد شده اهت. Q G=1.1(DL+LL) ثقلی معرفی شده و هزس ینالیز اهتاتیکی در هازه باید ابتدا بارها بار جانبی در ادامه این حاالت بارگذار ییرخطی تحت اثر الگوها انجا شود.
دوره 12 شماره 4 زمستان 45 1394 بنابراین همانطور که گاته شد هه نوع بار جانبی برا تحلیل پوش یور معرفی شده اهت. 1( بارpattern uniformمربوه به مشتصات الگو بارجانبی بر اهاآ توزیع یکنواخت متناهب با وزن هر طبقه میباشد. 2( بار mode1 مشتصات الگو بار جانبی براهاآ مود اول ارتعاش هازه اهت. 3( بار Eqبیانگر زلزله براهاآ رابطه 12-3 در ییین نامه FEMA 356 میباشد. همچنین در نر افزارSAP منحنی طیف پاه برا نر افزار معرفی شده اهت. هطح خطر -1 به 6- تحلیل نتایج 1.6 بررسی اثر میراگر در قاب فوالدی 10 طبقه پس از کامل شدن مدل میتوان ینالیز اهتاتیکی ییرخطی هازه را انجا داد. و نتایج را مورد بررهی قرار داد. در این مقاله نتایج تحلیل تحت یییننامهها ATC-40 و FEMA-356 مورد بررهی قرار گرفته اهت. جدول 1 جابجایی و برش پایه در تغییرمکان هدف در قای 10 طبقه الف( هازه بدون میراگر ی( هازه با میراگر شکل )4( تشکیل مااصل پالهتیک در هازه همانطور که مشاهده میشود در هازه با میراگر ویسکوز مااصل ایجاد شده از حد LS فراتر نرفتهاند و این مااصل در محدوده قابلیت اهتااده بیوقاه (IO) و ایمنی جانی قرار دارند. در هازه بدون میراگر در برخی از تیرها و هتونها هازه در وضعیت نامناهبی قرار دارد و مااصل هازه از حد ایمنی جانی فراتر رفته اهت. نوع مااصل در این هازه نشاندهنده فروریزش هازه اهت. در جدول 2 نحوه تشکیل مااصل تحت بار uniform در هازه بدون میراگر قابل مشاهده اهت. مشاهده میشود برخی از مااصل هازه از حد ایمنی جانی فراتر رفته اهت. جدول 2 مااصل پالهتیک در هازه بدون میراگر برش پایه سازه در تغییرمکان جابجایی در الگوی تغییرمکان هدف( m ) هدف( kg ) آیین نامه سازه بدون بارگذاری سازه با سازه بدون سازه با میراگر میراگر میراگر میراگر ATC-40 Eq (3-70677.503 54700.809 0.465 0.408 12) ATC-40 Uniform 82534.686 71136.984 0.343 0.314 ATC-40 Mode1 71805.493 57024.836 0.436 0.329 FEMA Eq (3-71263.824 53553.286 0.446 0.415 12) FEMA Uniform 83108.786 70747.7 0.354 0.337 FEMA Mode1 72461.904 56827.877 0.428 0.387 در جدول 1 نتایج تحلیل تحت هه الگو بارگذار در هازه با و بدون میراگر نشان داده شده اهت. مشاهده میشود میراگر ویسکوز به خوبی موجب کاهش برش پایه و جابجایی هازه شده اهت. جابجایی هدف براهاآ منحنی دوخطی که نر افزار محاهبه میکند تعیین میشود. همچنین میتوان نحوه تشکیل مااصل پالهتیک در قای را مشاهده نمود. هازه برا هطح خطر ایمنی جانی (LS) طراحی شده اهت. باتوجه به رنگ مااصل میتوان مشاهده کرد تیر و هتونها تحت بار وارده در نه هطح خطر قرار دارند. در شکل 4 تشکیل مااصل تحت بار Eq قابل مشاهده اهت. درشکل 5 منحنی پوش یور تحت الگو بارگذار Eqنشان داده شده اهت. این منحنی بیانکننده مقدار انر جذی شده توهط هازه اهت. از جمله مزایا اهتااده از میراگر در هازه کاهش نیروها وارد به هازه و همچنین کاهش جابجایی در هازه اهت. در منحنی پوشیور هازه مشاهده میشود میراگر نقش موثر در کاهش نیروها و جابجایی داشته اهت. در شکل 6 منحنی پوش یور تحت بار uniform نشان داده شده اهت.
دوره 12 شماره 4 زمستان 1394 46 الف( قای ده طبقه بدون میراگر ی( قای ده طبقه با میراگر شکل )6( تشکیل مااصل پالهتیک در هازه تحت بار uniform 2-6- بررسی اثر تغییرات ارتفاع در قاب با میراگر ویسکوز در این بتش نقش تغییر ارتااع هازه در کارایی میراگر ویسکوز بررهی میشود. قابها هه و شش طبقه با و بدون میراگر ویسکوز در نر افزار SAP مدلساز شده اند. در جدول 3 پریود قابها فوالد نشان داده شده اهت. مشاهده میشود که دوره تناوی هازه با میراگر کاهش یافته اهت. در شکل 7 برش پایه در هه قای مقایسه شده اهت. در قای هه طبقه حدود 12 درصد برش پایه کاهش یافته اهت مشاهده میشود در قابها بلندتر درصد کاهش برش پایه بیشتر اهت بطور که در قای ده طبقه برش پایه حدود 20 درصد کم شده اهت. تعداد طبقات 3 طبقه 6 طبقه 10 طبقه ی( قای ده طبقه با میراگر شکل )5( تشکیل مااصل پالهتیک در هازه تحت بار Eq با میراگر )ثانیه( 0.295683 جدول 3 مقایسه پریود قای ها فوالد بدون میراگر )ثانیه( 0.42551 0.71271 1.12512 0.41731 0.609936 الف( قای ده طبقه بدون میراگر شکل )7( مقایسه برش پایه در قابها فوالد در شکلها 8 و 9 منحنی پوشیور قایها هه و شش طبقه قابل مشاهده اهت. منحنیها نشان میدهند که هطح نیرویی هازه با میراگر در حد پایینتر نسبت به هازه معمولی دارد.
دوره 12 شماره 4 زمستان 47 1394 الف( قای هه طبقه بدون میراگر ی( قای شش طبقه با میراگر شکل )9( تشکیل مااصل پالهتیک در هازه تحت بار Eq جابجایی نسبی طبقات یکی از معیارها مهم در تعیین عملکرد عناصر ییر هازها اهت. در صورت جابجایی نسبی بیش از اندازه طبقات عناصر ییر هازها دنار خرابی میشوند. در شکل 10 جابجایی طبقات تحت زلزله اهتاتیکی ییرخطی در قای ها نشان داده شده اهت. میراگر موجب کاهش جابجایی طبقات شده اهت این کاهش جابجایی در قای ها هه شش و ده طبقه به ترتیب حدود 35 30 و 40 درصد میباشد. ی( قای هه طبقه با میراگر شکل )8( تشکیل مااصل پالهتیک در هازه تحت بار Eq الف( جابجایی طبقات در قای هه طبقه الف( قای شش طبقه بدون میراگر ی( جابجایی طبقات در قای شش طبقه
48 ج( جابجایی طبقات در قای ده طبقه شکل )10( جابجایی طبقات تحت زلزله اهتاتیکی ییرخطی دوره 12 شماره 4 زمستان 1394 مراجع لرزهایسازهها بر اهاآ هطح تقی نژاد ر طراحی و بهساز 1- نشر کتای عملکرد با اهتااده از تحلیل پوش یور دانشگاهی 1392. هازهها لرزها دهتورالعمل بهساز 360 نشریه شماره 2- موجود معاونت امور فنی دفتر امور فنی تدوین معیارها و کاهش خطرپذیر ناشی از زلزله 1385. ییین نامه طراحی هاختمان ها در برابر زلزله اهتاندارد 2800 3- ویرایش 3 مرکز تحقیقات هاختمان و مسکن. لطف اللهی یتقین. خالقی ر. تاثیر میراگرها ویسکوز مایع در 4- بهساز لرزها هاختمانها فوالد موجود قای خمشی متوهط با اهتااده از روش طراحی براهاآ عملکرد. همایش ملی هازه زلزله ئوتکنیک. ویسکوز میراگرها. خالقی ر. بکارگیر 5- تحملی رودهر موجود در فوالد هاختمانها لرزها مایع جهت بهساز حاالت متتلف شکل پذیر )معمولی متوهط ویژه( نهمین کنگره بین المللی مهندهی عمران 1391. کاهش ارتعاشات لرزها موهی نژاد ه پورزینعلی آ رنجبر 6- هازهها با اهتااده از میراگر ویسکوز مایع. همایش ملی زلزله و مقو هاز هاختمان 1386. ا صادقی بالکانلو و ارزیابی تاثیر بهروش ع ارمغانی ا اکبرلو 7- هازهها. ششمین کنگره ویسکوز در عملکرد لرزها میراگرها ملی مهندهی عمران همنان 1390. غ یالمرضاتبار ا رضویان امرئی ارزیابی رفتار قدرتی امیر 8- شده با مهاربندها بتن مسلح مقاو هاز قابها عملکرد فوالد هم محور انجمن هازهها فوالد ایران 1389. ویسکوز مایع در بهساز یقین. خالقی ر تأثیر میراگرها 9- موجود قای خمشی متوهط با فوالد هاختمانها لرزها اهتااده از روش طراحی بر اهاآ عملکرد اولین همایش ملی هازه زلزله ئوتکنیک 1389. نامتقارن مجاور متصل ح بررهی رفتار هاختمانها 10- هرمد پایان نامه پژوهشگاه ویسکوز شده توهط میراگرها زلزله 1389. بهساز لرزها 11- نشریه شماره 524 راهنما روشها وشیوهها و موجود و جزییات اجرایی معاونت برنامه ریز هاختمانها نظارت راهبرد رییس جمهور 1389. ییر فعال در شرکت هولمز طراحی میراگرها 12- کتابچه راهنما برابر زلزله 1390. وارده بر هاختمان وزارت راه وشهرهاز 13- مبحم ششم بارها معاونت مسکن و هاختمان ا 1391 مقایسه عملکرد میراگرها 14- ترن زاده پ امیر تیمور ویسکوز در قایها با هیستم مهار جانبی متااوت هومین کنارانس ملی زلزله و هازه. نتیجه گیری 7- طراحی شوند که تحت اثر با اهمیت زیاد باید به گونها هاختمانها بزرگترین زلزله محتمل کارایی خود را از دهت ندهند. در این مقاله بلند مورد بررهی قرار اهمیت اهتااده از میراگرها بویژه در هازهها گرفت و از این مطالعه می توان به نتایج زیر اشاره کرد: 1( اهتااده از میراگرها در هازه به طور موثر منجر به کاهش شتای و جابجایی هازه میشود و هازه مجهز به این هیستم ها میتواند تحت هطح عملکرد ایمنی جانی و یا قابلیت هطح خطر مورد نظر دارا اهتااده بی وقاه باشد. 2( نصب میراگر منجر شد که مااصل پالهتیک تشکیل شده در هازه از هطح عملکرد ایمنی جانی فراتر نرود و میزان تغییر مکان هدف کاهش یابد. 3( مشاهده شد که مقدار برش پایه تحت بار Eqدر قای ده طبقه کمترین مقدار را دارد. 4( باافزایش ارتااع هازه جابجایی هازه در طبقات باال افزایش مییابد به خوبی صورت نتایج نشان میدهد که در قای مرتاع کاهش انر مرتاع عملکرد مناهبی از خود گرفته اهت و میراگر ها در هازهها نشان میدهند. باید توجه شود که تعداد میراگرها میزان ضریب میرایی و همچنین عملکرد هازه موثر اهت و با ینها درهازه بر رو نحوه قرارگیر اهتااده از این پارامترها می توان عملکرد هازه را بهبود بتشید. 15- Kelly T,. In-structure damping and energy dissipation, Design guidelines,2001.
دوره 12 شماره 4 زمستان 49 1394 16- xu x,.effectiveness of dampers in response of structures to near-faultearthquakes,thesis in the department of building civil and environmental engineering, Concordia university Montreal Quebec Canada,2006. 17- Masoomi, M,. Osman, S,. Shojaeipour,Sh,. Modeling of Hysteretic damper in three-story steel frame subjected to earthquake load, proceedings of the 3th International conference on environmental and Geological science and engineering. 18- Samali, B,.Use of viscoelastic dampers in reducing wind and earthquake induced motion of building structures, engineering structures,2007, Vol 17, No. 9, pp. 639_654. 19- Lee, D,. Taylor,DP,. Viscous damper development and future trends. Struct DesTall Spec;10(5):311 20,2001. 20- Applied Technology Council (ATC), Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building",1996. 21- FEMA 356, "Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Building",2000. 22- FEMA 273, NEHRP guideline for the seismic rehabilitation of buildings. Washington, D.C.,1997.
دوره 12 شماره 4 زمستان 1394 50
دوره 12 شماره 4 زمستان 81 1394 The Effect of Viscous Dampers in Seismic Retrofitting of Steel Buildings Mehdi Vakilzadeh * Islamic Azad University, Parand branch, Parand, Iran Kambiz Mazaheri Islamic Azad University, Parand branch, Parand, Iran Mohaddeseh Bakhtiyari Azad Kharazmi University, Iran Mehdi_552@yahoo.com Abstract: The target of seismic improvement of a building is to strengthen the structural and non-structural members in order to reduce the earthquake damage. Dampers dissipate the structure s energy.by using these types ofequipment,the damage to the structure is dramatically reduced. In this article steel frames with three, six and ten stories with and without dampers aremodeled in SAP software.they are evaluated by using seismic retrofitting guidelines and nonlinear static method. The results show that adding a viscous damper reduces seismic effect and damage performance level. In addition, using dampersin highrise structures is more effective than shorter ones in reducing the effects of an earthquake. Key words: Viscous Dampers, Nonlinear Static Analysis, SAP Software, Seismic Improvement,Performance Level