تحلیل لرزه ای کارامد از سازه های ساختمانی با میراگرهای ویسکوالاستیک اضافه شده
چکیده
روش های تجزیه و تحلیل مرسومِ سازه های ساختمانی که به آن میراگرهای ویسکوالاستیک اضافه شده: از جمله ادغام مستقیم، برهم نهی مد پیچیده، و روش انرژی کرنش معین، با هم مقایسه شده اند و یک شیوه مبتنی بر فرض دیافراگم صلب و تکنیک چگالش ماتریس برای استفاده در مراحل تجزیه و تحلیل و طراحی مقدماتی پیشنهاد شده است. نتایج حاصل از روش های مختلف تجزیه و تحلیل که با و یا بدون چگالش ماتریس مقایسه شده است با در نظر گیری دقت و بهره وری همراه بوده است. مدهای لرزشی اصلی عمدتا پس از چگالش ماتریس، بر طبق تجزیه و تحلیل مقادیر ویژه حفظ می شوند. مشخص شده است که بدون در نظر گرفتن شکل طرح و محل میراگرهای ویسکوالاستیک، تکنیک چگالش ماتریس که برای تجزیه و تحلیل دینامیکی سازه ایی که میراگرهای ویسکوالاستیک در آن اعمال شده، در زمان کاهش یافته ایی نتایج کاملا دقیقی ارائه می دهد.
1. معرفی
میراگرهای ویسکوالاستیک به طور گسترده ای نه تنها برای بهبود آسایش مسکونی از بادهای تند و قوی بلکه به منظور افزایش ایمنی ساختمانی در برابر زمین لرزه های بزرگ، سالیان سال استفاده شده است. نمونه های بسیاری مانند مرکز تجارت جهانی در نیویورک و مرکز کلمبیا در شهر سیاتل آمریکا وجود دارد که در آن میراگرهای ویسکوالاستیک بصورت موفقیت آمیز به منظور افزایش عملکرد ساختمانی در برابر بارهای دینامیکی (جنبشی) [1،2] به کار رفته است.
به طور کلی رفتار میراگرهای ویسکوالاستیک، عملا با یک فنر و یک ضربه گیر که به صورت موازی متصل شده [3،4] نشان داده می شود. روش های دقیق‌تر مدلسازی تحلیلی با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مواد ویسکوالاستیک، مانند اصل برهم نهی بولتزمن [5] و یا در رابطه ساختمانی مشتق کوچک [6]، ممکن است در تجزیه و تحلیل سازه هایی با مقیاس بزرگ به دلیل تقاضای زیاد محاسباتی اجرا شدنی نباشد. ماتریس های سیستم دینامیکی (پویا) با ایده آل سازی از فنر- میراگر می تواند با کمک قرار دادن میراگرها به ماتریس های سیستم این سازه، ساخته شده باشد.
5. نتیجه گیری ها
در این بررسی، بر اساس تکنیک چگالش ماتریس در تحلیل لرزه ایی سازه هایی با میراگرهای ویسکوالاستیک اضافه شده، یک روش تحلیلی کارآمد پیشنهاد شد. به چگالش ماتریس میرایی و سختی که از میراگرهای اضافه شده توزیع شده است توجه ویژه ایی می شود. نتایج بدست آمده از روش انرژی کرنش معین، ادغام مستقیم، و روش برهم نهی مد پیچیده بدون چگالش ماتریس، برای بررسی قابلیت اطمینان و بهره وری روش پیشنهادی، با نتایج حاصل از روش پیشنهادی مقایسه شد.
Abstract
Conventional analysis methods for building structures with added viscoelastic dampers, such as direct integration, complex mode superposition, and modal strain energy method, were compared, and a procedure based on rigid diaphragm assumption and matrix condensation technique was proposed for application in the preliminary analysis and design stages. The results from the various analysis methods with and without the matrix condensation were compared, in view of both accuracy and efficiency. According to the eigenvalue analysis the major vibration modes were mostly preserved after the matrix condensation. It was also found that the matrix condensation technique applied to dynamic analysis of a structure with added viscoelastic dampers provided quite accurate results in significantly reduced time, regardless of the plan shape and the location of the viscoelastic dampers.
1. Introduction
For years viscoelastic dampers have been widely used not only to improve residential comfort in strong winds but also to enhance structural safety against large earthquake ground motion. There are many examples, such as World Trade Center in New York and Columbia Center in Seattle, USA, where viscoelastic dampers were applied successfully to enhance the structural performance against dynamic loads [1,2].
Generally, in practice, the behavior of viscoelastic dampers is represented by a spring and a dashpot connected in parallel [3,4]. Although more rigorous methods of analytical modeling exist taking into account the nonlinear behavior of the viscoelastic material, such as based on Boltzmann’s superposition principle [5] or on fractional derivative constitutive relationship [6], they may not be applicable for the analysis of large scale structures because of their huge computational demands. With this can be constructed by superimposing the contribution from the dampers onto the system matrices of the structure.
5. Conclusions
In this study an efficient analytical procedure, based on matrix condensation technique, was proposed for the seismic analysis of structures with added viscoelastic dampers. Special attention has been paid to the condensation of the stiffness and damping matrices contributed from the added dampers. The results from the modal strain energy method, direct integration and the complex mode superposition method without matrix condensation were compared with the results from the proposed method to check the reliability and efficiency of the proposed method.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. معرفی
2. روش های تجزیه و تحلیل برای سازه هایی با میراگرهای ویسکوالاستیک
2.1 روش انرژی کرنش معین
2.2 روش برهم نهی مد پیچیده
2.3 روش ادغام مستقیم
3. توسعه یک روش تجزیه و تحلیل کارآمد
3.1 مدل سازی ساده ایی از سازه های چند طبقه
3.2 چگالش ماتریس جرمی و سختی
3.3 شکل دهی ماتریس میرایی سیستم چگالش شده
3.4 چگالش ماتریس های کمک گرفته از میراگرها
3.5 نصب و راه اندازی ماتریس های سیستم
4. کاربرد روش ارائه شده
4.1 سازه های مدل برای تجزیه و تحلیل
4.2 مقایسه مشخصات معین
4.3 مقایسه نتایج تجزیه و تحلیل تاریخچه زمان
4.4 مقایسه زمان محاسبه
5. نتیجه گیری ها
Abstract
1. Introduction
2. Analysis methods for structures with viscoelastic dampers
2.1. Modal strain energy method
2.2. Complex mode superposition method
2.3. Direct integration method
3. Development of an efficient analysis method
3.1. Simplified modeling of multistorey structures
3.2. Condensation of mass and stiffness matrices
3.3. Formation of the condensed system damping matrix
3.4. Condensation of the matrices contributed from the dampers
3.5. Assembly of system matrices
4. Application of the proposed method
4.1. Model structures for analysis
4.2. Comparison of modal characteristics
4.3. Comparison of time history analysis results
4.4. Comparison of computation time
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه