مدل‌سازی حدی جداساز لغزشی سه‌گانه و بررسی اثر آن بر رفتار روسازه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

جداسازهای لغزشی-قوسی از انواع شناخته‌شده این ابزار کنترل لرزه‌ای می‌باشند که مشاهده‌های مختلف نشان از نقش مؤثر آن‌ها در کاهش خسارت‌های لرزه‌ای سازه‌ها داشته است. هرچند این ابزار در سطوح مختلف لرزه‌ای عملکرد سازه را به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای ارتقا می‌دهند، اما وجود عدم قطعیت‌ها در رفتار حدی این جداساز در زلزله‌هایی با دوره بازگشت طولانی، توجه محققین را در سال‌های اخیر به مدل‌سازی رفتار حدی آن‌ها جلب نموده است. با رسیدن جداساز به ظرفیت جابجایی خود، قطعه‌های لغزنده به لبه کناری صفحه‌های لغزش برخورد نموده و عملکرد سازه تحت تأثیر این شرایط خاص قرار می‌گیرد. در مطالعه حاضر پس از پیاده‌سازی معادله‌های حاکم بر رفتار این جداسازها، اقدام به مدل‌سازی ریاضی رفتار حدی و بررسی اثر آن بر پاسخ دینامیکی روسازه شده است. در این راستا، با طراحی و مدل‌سازی یک سازه نمونه، پاسخ دینامیکی آن در سطوح مختلف شتاب چندین زلزله بررسی گردیده است. نتایج نشان داده‌اند که حالت حدی برخورد تحت شتاب‌نگاشت‌های موردمطالعه به‌طور میانگین زمانی به وقوع می‌پیوندد که شتاب زمین به حدود 1/25 برابر شتاب بیشینه زلزله مورد انتظار (MCE) رسیده باشد. در این مرحله و پیش از وقوع برخورد، متوسط نیروی برش‌پایه حدود 0/48 وزن روسازه و بیشینه تغییرمکان نسبی میان‌طبقه‌ای برابر 0/38 درصد مشاهده شده است. با افزایش سطح شتاب، میزان برش‌پایه افزایش می‌یابد تا سطحی که رفتار روسازه وارد حوزه رفتار غیرخطی می‌گردد. با انجام تحلیل‌ها بر روی مدلی بدون رفتار حدی و مقایسه نتایج دو مدل، ضرایبی برای تبدیل نتایج حاصل از مدل غیرحدی به حدی ارائه گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Extreme modeling of triple friction pendulum isolator and its effect on behavior of superstructure

نویسندگان [English]

  • Mahmood Esmaeili
  • Touraj Taghikhany
Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Sliding articulated isolators are well-known types of seismic control tools that extensive observations have shown their effective role in reducing seismic damages in structures. Although this tool significantly improves the performance of the structure at different seismic levels, but the existence of uncertainties in the limit behavior of this isolator in earthquakes with long return periods has attracted the attention of researchers in recent years to model their ultimate behavior. When the isolator reaches its displacement capacity, the sliding parts strikes the side edge of the sliding surfaces and the performance of the structure affects by this special condition. In this study, after implementing the equations governing the behavior of these isolators, we proceed to mathematically model their ultimate behavior and study its effects on the dynamic response of the superstructure. So, by designing and modeling a sample structure, we examine the superstructure dynamic response at different scales of several earthquake records. The results shows that the average ground acceleration at the beginning of the contact behavior under the studied records, is about 1.25MCE, the elastic base shear is about 0.48 superstructure weight and the maximum elastic drift of the superstructure is about 0.0038. By increasing the level of acceleration, the amount of base shear increases to the levels that the superstructure shows the nonlinear behavior. Also, by performing analysis on a model without ultimate behavior and comparing the results with the ultimate model, coefficients for converting the results of the non-ultimate model to the ultimate model are presented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic isolation
  • triple friction pendulum isolator (TFP)
  • ultimate contact behavior
  • extreme earthquake
  • TFP modeling in MATLAB