نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

ارزیابی کاربرد میراگر غلطکی بیضوی در قاب خمشی فولادی ویژه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 تهران، خیابان ولیعصر، بالاتر از میدان ونک، روبروی ساختمان اسکان، دانشکده عمران دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 فولاد ماشین
چکیده
این پژوهش به ارزیابی عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی فولادی مجهز به میراگر غلطکی بیضوی، می‌پردازد. ویژگی برجستۀ این میراگر، قابلیت دوگانۀ آن در تحمل بارهای ثقلی دائمی و استهلاک انرژی لرزه‌ای به‌طور هم‌زمان است که آن را به یک جداگر لرزه‌ای کارآمد تبدیل می‌کند. این میراگر با تلفیق هوشمندانۀ مکانیزم غلطکی برای کاهش اصطکاک و رفتار تسلیم میراگرهای بیضوی برای اتلاف انرژی، عملکرد سازه را بهبود می‌بخشد. به‌منظور بررسی میزان تأثیر این میراگر، این میراگر به پای ستون‌های مدل‌های دوبعدی قاب‌های دو، چهار و شش طبقه در نرم‌افزار SAP2000 افزوده شد و پارامترهای لرزه‌ای مورد تحلیل تاریخچه زمانی سه رکورد زلزله لوما پریتا، نورثریج و رودبار قرار گرفت. نتایج نشان‌دهندۀ بهبود چشمگیر عملکرد سازه‌ها بود؛ اضافه‌کردن میراگر موجب افزایش زمان تناوب طبیعی سازه شد که به‌دنبال آن، کاهش قابل‌توجهی در پارامترهای کلیدی مانند برش پایه، حداکثر شتاب بام و نسبت دریفت طبقۀ اول مشاهده شد. ضریب برش پایه در قاب‌های دو، چهار و شش طبقه به‌ترتیب به کم‌تر از 0/4، 0/2 و 0/11 و نسبت دریفت طبقۀ اول در قاب‌های دو، چهار و شش طبقه به‌ترتیب به کم‌تر از 1، 0/3 و 0/2 درصد کاهش یافت. این یافته‌ها، کارایی بالای میراگر غلطکی بیضوی را به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای جداسازی لرزه‌ای و ارتقای ایمنی سازه‌ها تأیید می‌نماید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of the Application of Elliptical Roller Damper in Special Steel Moment Frame

نویسندگان English

Hadis Vakili Sadeghi 1
Nader Fanaie 1
Majid Latifi 2
1 Department of Civil Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Foolad Machine
چکیده English

This research evaluates the seismic performance of steel moment frames equipped with the elliptical roller damper. The prominent feature of this damper is its dual capability of simultaneously carrying permanent gravity loads and dissipating seismic energy, making it an efficient seismic isolator. This device enhances structural performance by intelligently integrating a roller mechanism to reduce friction with the yielding behavior of elliptical dampers for effective energy dissipation. To assess its effectiveness, the damper was implemented at the column bases of 2D models of 2, 4, and 6-story frames in the SAP2000 software subjected to three earthquake records (Loma Prieta, Northridge and Rudbar), and their seismic parameters were analyzed. The results indicated a significant improvement in the structures' performance; the addition of the damper increased the natural period of the structure, which in turn resulted in a considerable reduction in key parameters such as base shear, peak roof acceleration, and first-story drift. Notably, the reduction in base shear and drift approached a constant, lower value in taller frames. The base shear coefficient in the two, four, and six-story frames was reduced to less than 0.4, 0.2, and 0.11, respectively, and the first story drift ratio in the two, four, and six-story frames was reduced to less than 1, 0.3, and 0.2 percent, respectively. These findings confirm the high efficiency of the elliptical roller damper as an effective solution for seismic isolation and enhancing structural safety.

کلیدواژه‌ها English

Elliptical Roller Damper
Special Steel Moment Frame
Seismic Base Isolator
Yielding Damper
Time-History Analysis
[1] وکیلی صادقی، ح.، فنائی، ن.، و لطیفی، م. (1403)، ”مطالعۀ عددی پارامترهای مؤثر بر رفتار میراگر غلطکی بیضوی به‌منظور استفاده در جداساز لرزهای“، مجلۀ سازه و فولاد، شمارۀ 45، دورۀ 18، ص. 67-80.
[2] Lin, A.N., and Shenton III, H.W. (1992), “Seismic performance of fixed-base and base-isolated steel frames”, Journal of Engineering Mechanics, 118(5), pp.921-941.
[3] Hu, J.W. (2014), “Response of seismically isolated steel frame buildings with sustainable lead-rubber bearing (LRB) isolator devices subjected to near-fault (NF) ground motions”, Sustainability, 7(1), pp.111-137.
[4] Shakouri, A., Amiri, G.G., and Salehi, M. (2021), “Effects of ductility and connection design on seismic responses of base-isolated steel moment-resisting frames”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 143, p.106647.
[5] Panagiotou, M., Shepherd, S., Mokha, A., Hudson, M., Acero, G., Karns, J., Canney, N., Briceno, C., Garcia, V., and Gilani, A. (2023), “Seismic performance and resilience comparison of a fixed-base versus base-isolated design of a six-story steel frame building at a near-Fault site in Los Angeles”, In World Conference on Seismic Isolation, pp.572-586.
[6] Ebadi Jamkhaneh, M., Ebrahimi, A.H., and Shokri Amiri, M. (2019), “Experimental and numerical investigation of steel moment resisting frame with U-shaped metallic yielding damper”, International Journal of Steel Structures, 19(3), pp.806-818.
[7] Manchalwar, A., and Bakre, S.V. (2020), “Seismic performance of structure with isolated foundation using u-shape steel damper as an isolator”, Soil Mechanics and Foundation Engineering, 57(2), pp.170-177.
[8] Vamshisheela, S., and Manchalwar, A. (2021), “Isolating system using U Shaped steel damper”, In E3S Web of Conferences, 309, p.01136.
[9] Gaikwad, S., Satarkar, P.R., and Manchalwar, A. (2023), “Seismic analysis of five-storied building using U-shaped hybrid isolator and lead rubber bearing isolator”, In International Conference on Interdisciplinary Approaches in Civil Engineering for Sustainable Development, pp.477-485.
[10] مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، (ویرایش ۱۴۰۱)، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی، دفتر تدوین مقررات ملی ساختمان.
 [11]استاندارد ۲۸۰۰، (۱۳۹۴)، آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله (ویرایش چهارم)، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
[12] مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، (۱۳۹۸)، بارهای وارد بر ساختمان، دفتر تدوین مقررات ملی ساختمان.
[13] Vakili Sadeghi, H., Fanaie, N., and Latifi, M. (2025), “Experimental and numerical study of an elliptical roller damper under cyclic loading”, In Structures, 71, p.108074. 

  • تاریخ دریافت 05 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 20 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 29 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار 29 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404