نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

بررسی کارائی میراگر جرمی تنظیم شده در بهبود رفتار لرزه‌ای سازه‌های فلزی غیرخطی

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان
1 استادیاردانشکده فنی،دانشگاه محقق اردبیلی
2 کارشناسی ارشد مهندسی زلزله، دانشگاه محقق اردبیلی
10.22034/jss.2013.238850
چکیده
درچند دهه‌ی اخیر تحقیقات زیادی در مورد کاربرد میراگر جرمی تنظیم شده (Tuned mass damper-MD) بر روی سازه‌های خطی انجام گرفته است، لیکن در مورد کاربرد TMD بر روی سازه‌های غیرخطی مطالعات محدود و به همراه تعدادی فرضیات ساده کننده در خصوص رفتار واقعی سازه و همچنین طراحی TMD بوده است. در این مقاله، هدف بررسی نحوه‌ی مدل‌سازی TMD بر روی سازه‌های فلزی غیرخطی با رفتار واقعی و ارزیابی تاثیر آن در بهبود رفتار لرزه‌ای  این سازه ها می‌باشد. بدین منظور سازه‌های ۳، ۹ و ۲۰ طبقه‌ی دو بعدی مجهزشده به TMD که تحت اثر زلزله‌های نزدیک-گسل و دور-گسل قرارگرفته‌اند، با استفاده از نرم‌افزار OpenSees مدل‌سازی شده و به ازای درصد جرم‌های مختلف TMD، میزان کاهش در پاسخ لرزه‌ای سازه‌های فلزی غیرخطی نظیرحداکثر تغییرمکان جانبی نسبی، جذر میانگین مربعات تغییرمکان جانبی نسبی و انرژی هیسترسیس تعیین گردیده است. نتایج نشان دهنده‌ی  قابلیت نرم‌افزار OpenSees برای مدل‌سازی سازه‌های کنترل شده با TMD می‌باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که کارایی TMD در کاهش خرابی سازه‌های فلزی غیرخطی وابستگی زیادی به نوع زلزله‌ی ورودی، حداکثر شتاب زلزله و جرم میراگر دارد، بطوریکه با افزایش جرم میراگر عموماً کارایی این مکانیزم افزایش می‌یابد. هم چنین در این مقاله روشی مبتنی بر آنالیز حساسیت برای تعیین پارامترهای TMD به جهت افزایش کارایی این سیستم بر روی سازه‌های با رفتار غیر خطی ارائه گردیده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Assessment of Tuned Mass Damper (TMD) Effectiveness in Improving the Seismic Response of Nonlinear Steel Structures

نویسندگان English

Mohtasham Mohebbi 1
Solmaz Moradpoor 2
Kazem Shakeri 1
چکیده English

About application of Tuned mass dampers (TMDs) on linear structures extensive researches have been done, while studies about TMD application on nonlinear structures are limited and have been based on some simplified assumptions on structure behavior or TMD design procedure. Hence, in this paper it has been decided to study the modeling of TMD on nonlinear structures using the real behavior for structure, and also to assess its effectiveness in improving the seismic behavior of structures. To this end, 3,9 and 20 stories two dimensional steel frames equipped with TMD have been analyzed using OpenSees software under both near-field and far-field earthquakes. For different values of TMD mass ratio, the reduction in controlled structures response such as maximum drift, root-mean-square (RMS) of drift and hysteretic energy has been determined. Results show OpenSees software high ability in modeling the nonlinear structure-TMD system. Based on numerical simulations, it has been found that the effectiveness of TMD in reducing the damage of nonlinear steel frames depends on earthquake characteristics such as frequency content and peak ground acceleration (PGA) as well as TMD mass ratio. Also in this paper a method based on sensitivity analysis has been proposed to determine the parameters of TMD to achieve the better performance in utilizing TMDs on nonlinear structures.

کلیدواژه‌ها English

Structural control
Tuned mass damper (TMD)
Nonlinear dynamic analysis
Hysteretic energy
Nonlinear structure