مطالعه بهینه سازی میراگر های ویسکوز بین ساختمان های مجاور
چکیده
این مقاله ظرفیت بهینه میراگر های ویسکوز و تعداد آن ها را برای جلوگیری از ضربه یکطرفه ساختمان های مجاور هنگام وقوع زلزله نشان می دهد. ساختمان ها که به صورت سازه های برشی فرض شده اند به وسیله روش سختی جرم توده ای مدل شده اند. نیروی اعمل شده در اثر ضربه به 4ث4وسیله فنر های غیر خطی الاستیک به نام مدل هرتز شبیه سازی شده اند. یک مطالعه پارامتریک با تعداد طبقات و سختی متفاوت ساختمان علاوه بر ظرفیت میراگر های ویسکوز انجام شد. نیروی ضربه و نسبت میرایی مکمل برای هر نمونه بر اساس نسبت پارامتر فرکانس طبیعی بی بعد که جدیداً تعریف شده ارائه می گردد. روش بهینه سازی برای تعیین ظرفیت میراگر ویسکوز بر اساس روابط اصلاح شده نسبت میرایی ارائه شده است. نتایج باهم مقایسه شده تا تاثیر تغییرات پارامتر های ساختمان در نیرو های ضربه وظرفیت میراگر ویسکوز مشخص شود.
1- مقدمه
ساختمان ها در شهرهای بزرگ معمولا به دلیل کمبود زمین در مناطق پرجمعیت مانند مراکز شهر، نزدیک به یکدیگر ساخته می شوند. فواصل لرزه ای به کار رفته در آیین نامه های طراحی لرزه ای به ساختمان های همسایه و اعضای سازه ای آن ها اجازه می دهد که حین زلزله بدون برخورد به هم متحمل جابجایی شوند. با این حال، کمبود فاصله بین ساختمان ها در حرکات زمین می تواند منجر به ضربه سازه ای و به آسیب جدی و یا خرابی ساختمان شود (همانطور که در زلزله های قبلی مانند زلزله 1985 مکزیکو سیتی و 1989 لوما پریتا تجربه شد) [1-4]. دلیل اصلی ضربه سازه ای در اثر زلزله به علت خواص دینامیکی متفاوت خارج از فاز رفتاری ساختمان های مجاور می باشد. برای غلبه بر این مشکل، راه حل های متعددی در عمل بکار برده شده و همچنین در تحقیقات مربوطه پیشنهاد شده است. ارتباط ساختمان با ابزار های اتصالی رایج ترین روش جلوگیری از ضربه محسوب می شود. ژو و همکاران [5] میراگر سیال ویسکوز را میان ساختمان های کناری با طبقات مختلف به کار بردند. تحلیل هایی در زمینه فرکانس و زمان برای نمایش بازدهی میراگر ها انجام شد. باساکارارائو و جانگید [6] برای کاهش پاسخ های لرزه ای ساختمان های کناری از میراگر های اصطکاکی استفاده نمودند. رحیم [7] از جذب کننده لرزه لاستیکی برای جلوگیری از ضربه استفاده نمود. یانگ و همکاران [8] یک مطالعه آزمایشگاهی لرزه ای بر روی ساختمان های کناری با میراگر های سیالی انجام دادند. باسیلی و دی آنجلیس [9] کنترل بهینه پسیو سازه های کناری که با ابزار هیسترزیس غیر خطی مدل بوک- ون بهم متصل شده بودند را در اثر تحریک لرزه ای یک صدای چند بسامدی فیلتر شده و گائوسی با متوسط صفر مورد مطالعه قرار دادند. کیم و همکاران [10] سیستم های با یک درجه آزادی (SDOF) که با میراگر های ویسکو الاستیک در محل درز لرزه ای به هم متصل بودند را در شرایط صدای چند بسامدی و تحریک لرزه ای تحلیل نمودند تا کاهش پاسخ لرزه ای سازه را مشاهده کنند. آن ها همچنین به تحلیل دینامیکی قاب های صلب 5 و 25 طبقه متصل شده به قاب های مهار شده مبادرت ورزیدند. کاندمیر- مازنوگلو و مازنوگلو [11] یک روش ساده بهینه سازی میراگر های ویسکوز برای تعیین ظرفیت و موقعیت میراگر های ویسکوز خطی بین ساختمان های کناری را ابداع نمودند. همچنین آن ها مطالعات پارامتریکی بر ساختمان های با طبقات برابر که به هم با میراگر های ویسکوز متصل شده بودند، انجام دادند.
abstract
This paper investigates optimum viscous damper capacity and number for prevention of one-sided structural pounding between two adjacent buildings under earthquake motion. The buildings assumed as shear-type structures are modeled by using lumped massstiffness technique. Impact forces due to pounding is simulated by nonlinear elastic spring approximation called Hertz model. A parametric study is conducted by varying storey number and stiffness of buildings in addition to the capacity of the viscous dampers. Pounding force and supplemental damping ratio for each case are presented based upon newly defined nondimensional natural frequency parameter ratio. An optimization procedure for determination of viscous damper capacity is developed based on modified supplemental damping ratio equation. Results are compared with each other to clarify the effect of variation in building parameters on pounding forces and viscous damper capacity.
1. Introduction
Buildings in metropolitan cities are usually constructed close to each other due to scarcity of land in densely populated areas like city centers. The seismic gaps stipulated in seismic design codes allow the neighboring buildings and structural parts to make relative translational movements without collision during earthquakes. However, insufficient gap between buildings subjected to ground motions may cause structural pounding leading to significant damages or even collapse as experienced in past earthquakes such as 1985 Mexico City and 1989 Loma Prieta earthquakes [1–4]. Main reason of the earthquake-induced structural pounding is out-of-phase behavior between neighboring buildings due to having different dynamic characteristics. To overcome this problem, there are a number of solutions applied in practice and also proposed in the related literature. The connection of the buildings by linking devices is the most common method used for prevention of pounding. Xu et al. [5] applied fluid viscous damper between adjacent buildings with different number of storeys. The analyses were done in both frequency and time domain to show the efficiency of dampers. Bhaskararao and Jangid [6] implemented friction dampers to reduce seismic responses of adjacent buildings. Raheem [7] used rubber shock absorber to avoid pounding. Yang et al. [8] performed an experimental seismic study of adjacent buildings with fluid dampers. Basili and De Angelis [9] studied the optimal passive control of adjacent structures interconnected by Bouc-Wen model nonlinear hysteretic devices under seismic excitations of a Gaussian zero mean white noise and a filtered white noise. Kim et al. [10] analyzed the single degree-of-freedom (SDOF) systems connected by viscoelastic dampers at the seismic joints, under white noise and earthquake ground excitations, in order to observe reduction in earthquake-induced structural responses. They also performed dynamic analyses for 5-storey and 25-storey rigid frames connected to braced-frames. Kandemir-Mazanoglu and Mazanoglu [11] developed a simple optimization procedure for determination of capacity and location of linear viscous dampers between adjacent buildings. They conducted parametric study on both equal and stiff buildings connected with each other by linear viscous damper devices.
چکیده
1- مقدمه
2- رابطه سازی
2-1- میراگر های ویسکوز
2-2- مدل تحلیلی ضربه
2-3- روابط حرکت ساختمان های متصل با میراگر های ویسکوز
2-4- روش بهینه سازی ظرفیت و موقعیت میراگر ویسکوز
3- بحث و نتایج
3-1- تغییرات فرکانس طبیعی نیروی ضربه و نسبت میرایی مکمل
3-2- بهینه سازی نصب میراگر های ویسکوز
4- نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Formulations
2.1. Viscous dampers
2.2. Analytical impact model
2.3. Equations of motion of buildings connected with viscous dampers
2.4. Optimization procedure of viscous damper capacity and location
3. Results and discussion
3.1. Natural period based variation of impact force and supplemental damping ratio
3.2. Placement optimization of viscous dampers
4. Conclusion
- 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