دانلود مقاله اثرات کنترل پاسخ زلزله به سیستم های دوگانه سازه
ترجمه نشده

دانلود مقاله اثرات کنترل پاسخ زلزله به سیستم های دوگانه سازه

عنوان فارسی مقاله: اثرات کنترل پاسخ زلزله به سیستم های دوگانه سازه واقع در سختی بندی منفی: بررسی عددی و آزمایشی
عنوان انگلیسی مقاله: Earthquake response control effects of coupled structural systems incorporating a negative stiffness connector: Experimental and numerical investigation
مجله/کنفرانس: Engineering Structures - سازه های مهندسی
رشته های تحصیلی مرتبط: مهندسی عمران
گرایش های تحصیلی مرتبط: سازه - زلزله
نوع نگارش مقاله: مقاله پژوهشی (Research Article)
نمایه: Scopus - Master Journals List - JCR
شناسه دیجیتال (DOI): https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116793
لینک سایت مرجع: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141029623012087
نویسندگان: Sonia Longjam - Kazutaka Shirai
دانشگاه: Hokkaido University, Sapporo, Japan
صفحات مقاله انگلیسی: 19
ناشر: الزویر - Elsevier
نوع ارائه مقاله: ژورنال
نوع مقاله: ISI
سال انتشار مقاله: 2023
ایمپکت فاکتور: 5.779 در سال 2022
شاخص H_index: 171 در سال 2023
شاخص SJR: 1.607 در سال 2022
شناسه ISSN: 1873-7323
شاخص Quartile (چارک): Q1 در سال 2022
فرمت مقاله انگلیسی: PDF
وضعیت ترجمه: ترجمه نشده است
قیمت مقاله انگلیسی: رایگان
آیا این مقاله بیس است: خیر
آیا این مقاله مدل مفهومی دارد: ندارد
آیا این مقاله پرسشنامه دارد: ندارد
آیا این مقاله متغیر دارد: ندارد
آیا این مقاله فرضیه دارد: ندارد
کد محصول: e17596
رفرنس: دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
فهرست مطالب (ترجمه)

خلاصه
1. معرفی
2. آزمایش های میز را تکان دهید
3. شبیه سازی عددی
4. نتیجه گیری
بیانیه مشارکت نویسنده CRediT
اعلامیه منافع رقابتی
سپاسگزاریها
در دسترس بودن داده ها
منابع

فهرست مطالب (انگلیسی)

Abstract
1. Introduction
2. Shake table experiments
3. Numerical simulations
4. Conclusions
CRediT authorship contribution statement
Declaration of Competing Interest
Acknowledgements
Data availability
References

بخشی از مقاله (ترجمه ماشینی)

چکیده
سیستم های کنترل ارتعاش کوپل شده (CVC) که معمولاً از دو قاب و اتصال دهنده مانند عناصر سختی و میرایی تشکیل شده اند، می توانند برای حفاظت لرزه ای سازه های جفت شده یا مجاور استفاده شوند. این مطالعه با هدف تبیین تجربی و عددی رفتار پاسخ و اثرات کنترل سیستم‌های ساختاری CVC شامل یک فریم اصلی و فریم فرعی شامل سختی منفی غیرفعال (PNS) در اتصال تحت زلزله است. آزمایش‌های میز لرزش با استفاده از نمونه‌های سیستم CVC که دارای یک دستگاه PNS (PNSD) متشکل از فنرهای برگ منحنی تحت تحریک‌های دینامیکی است، انجام شد. کاهش پاسخ لرزه ای قابل توجهی برای فریم اصلی نمونه CVC تحت امواج شبیه سازی شده با ترکیب PNSD در اتصال به دست آمد. علاوه بر این، یک شبیه‌سازی پاسخ با استفاده از مدل‌های ساختاری CVC شش طبقه که با سختی منفی و عناصر میرایی ویسکوز در معرض ورودی‌های موج لرزه‌ای شبیه‌سازی‌شده و مشاهده‌شده متصل شده‌اند، انجام شد. پاسخ پیک جابجایی و شتاب مین فریم با استفاده از مدل‌های عددی CVC کمتر از مدل کنترل‌نشده بود. بنابراین، افزودن سختی منفی و اتصال دهنده های میرایی ویسکوز در سیستم های CVC می تواند پاسخ لرزه ای را کاهش دهد. این مطالعه به پیشرفت فناوری‌های لرزه‌ای برای ساختمان‌های جفت یا مجاور با استفاده از PNS کمک می‌کند.

بخشی از مقاله (انگلیسی)

Abstract

Coupled vibration control (CVC) systems, which typically consist of two frames and connectors, such as stiffness and damping elements, can be used for the seismic protection of coupled or adjacent structures. This study aims to experimentally and numerically elucidate the response behavior and control effects of CVC structural systems comprising a mainframe and subframe incorporating passive negative stiffness (PNS) at the connection subjected to earthquakes. Shake table experiments were conducted using CVC system specimens incorporating a PNS device (PNSD) consisting of curved-leaf springs under dynamic excitations. A significant seismic response reduction for the mainframe of the CVC specimen under simulated waves was achieved by incorporating the PNSD at the connection. Moreover, a response simulation was performed using six-story CVC structure models connected by negative stiffness and viscous damping elements subjected to simulated and observed seismic wave inputs. The displacement and acceleration peak response of the mainframe using the numerical CVC models was lower than that of the uncontrolled model. Therefore, incorporating negative stiffness and viscous damping connectors into CVC systems can reduce the seismic response. This study contributes to the advancement of aseismic technologies for coupled or adjacent buildings utilizing the PNS.

 

Introduction

Coupled vibration control (CVC) structural systems typically consist of two frames and connectors, such as stiffness and damping elements. CVC systems with a proper connecting mechanism that depends on the structural properties of the two frames can be a solution for protecting coupled or adjacent structures against earthquakes [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]. To date, various CVC structures incorporating various connecting devices, including steel hysteresis dampers [3], [4], fluid dampers [1], [14], magnetorheological (MR) dampers [7], [10], [11], [12], tuned mass damper inerters [13], [17], viscous inertial mass dampers [15], and friction dampers [16], have been proposed and investigated to mitigate the response when subjected to seismic input motions. Passive [2], [3], [4], [6], [16], semi-active [7], [10], [11], [12], and active [5], [8] control methods for CVC systems have been studied theoretically, numerically, and experimentally, and the results have proved a potential effectiveness for the seismic protection of buildings. However, employing only zero or positive stiffness at the connectors of CVC systems to achieve an optimal tuning and obtain a better control performance may be difficult depending on the properties of the two frames [18].

 

In contrast to positive stiffness, negative stiffness generally generates a decreased (negative) restoration force as the displacement increases. The use of negative stiffness can be considered a potential response control strategy for buildings against dynamic disturbances, such as earthquakes. During the last few decades, many studies have been conducted to explore negative stiffness devices (NSDs) and structural systems containing NSDs [19], [20], [21], [22], [23]. Iemura et al. [19] used the self-weight of the structure and developed a negative-stiffness damper based on a slide bearing with a convex curve. Nagarajaiah et al. [20] and Sarlis et al. [21] studied a passive NSD based on a vertical preloaded coil spring placed between two chevron braces and a horizontal-gap spring assembly. Wang et al. [22] investigated a structural system with a negative-stiffness amplifying damper consisting of a passive NSD [20], [21], positive-stiffness spring, and dashpot. Shirai et al. [23] proposed another passive NSD comprising curved-leaf springs. This passive NSD exhibited an initial negative stiffness created by the pre-compressed strain energy stored in the curved-leaf springs, followed by an increased second negative stiffness with the occurrence of snap-through buckling. However, these previous studies on NSDs explored the seismic response of individual, that is, nonadjacent or noncoupled, structural systems with NSDs.

 

Conclusions

This study experimentally and numerically investigated the response behavior and control effects of CVC structural systems with a PNS spring as a connector subjected to dynamic excitations. Shake table experiments were conducted using CVC system specimens incorporating PNSDs consisting of curved-leaf springs. In addition, time-history earthquake response simulations were performed using six-story CVC building models connected by negative stiffness and viscous damping elements. The following conclusions were drawn:

 


(1) In the shake table experiments, PNSD-1 and PNSD-2 exhibited an initial negative stiffness owing to the pre-compression effect, and the three PNSDs exhibited an increased second negative stiffness owing to the onset of snap-through buckling in the subtracted hysteresis loops of the PNSDs.

(2) An effective response control performance for the mainframe under seismic excitations was attained by incorporating a PNSD as the connector of the CVC specimen.

(3) The CVC specimen with PNSD-2 exhibited the most effective control performance among the three PNSDs for mitigating the response displacement and acceleration under the simulated wave input.

(4) In the numerical simulations, both the CVC-NV and CVC-V models exhibited a reduced mainframe peak response displacement and acceleration compared to that of the uncontrolled model (UC-MF).

بدون دیدگاه