ارزيابي كاربرد توام جداسازي‌هاي جرمي قائم و افقي در ساختمان هاي خمشي فولادي

Evaluation of the Simultaneous Application of Vertical and Horizontal Mass Isolation Techniques in the Moment Steel Frame Structures

در چند دهه‌ي اخير، كوشش‌هاي فراواني جهت كاهش آسيب‌‌ها و خسارات ناشي از زلزله‌هاي نيرومند به سيستم‌هاي سازه‌اي و غيرسازه‌اي ساختمان‌ها، با استفاده از شيوه‌هاي مختلف كنترل لرزه‌اي سازه‌ها (فعال و انفعالي)، انجام پذيرفته است. يكي از سيستم‌هاي كنترل لرزه‌اي انفعالي يا غيرفعال متداول، جداسازي افقي ساختمان‌ها در تراز پايه‌ي آن‌ها يا بيس‌‌آيزوليشن مي‌باشد. نوع ديگري از سيستم‌هاي جداسازي لرزه‌اي كه در سال‌ها‌ي اخير مطرح شده است، جداسازي جرمي قائم نام گرفته و سعي در تفكيك كردن سيستم سختي و سيستم جرمي موجود در سازه‌ها را دارد. درطي اين مقاله، كارايي موثرتر استفاده‌ي توام از تكنيك‌هاي جداسازي افقي پايه و جداسازي جرمي قائم، همراه با بكارگيري ادوات ميراگر ( نظير ميراگرهاي ويسكوز)، جهت بهبود عملكرد لرزه‌اي سازه‌هاي خمشي فولادي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور عملكرد سيستم تركيبي پيشنهادي با انجام تحليل‌هاي ديناميكي تاريخچه زماني غيرخطي، تحت اثر مولفه‌‌هاي افقي شتاب زلزله‌ها، مطالعه شده است. نتايج حاصل از تحليل‌ها نشان‌دهنده‌ي كاهش قابل‌توجه بيشينه‌ي پاسخ‌هاي لرزه‌اي ساختمان‌هاي مورد مطالعه، خصوصاً جابجايي‌ها، دريفت‌ها و برش‌هاي پايه در مقايسه با ديگر انواع سيستم‌‌هاي سازه‌اي متداول با مشخصات مشابه بوده‌است. در اين تحقيق، علاوه بر نشان دادن كارايي سيستم كنترلي پيشنهادي، برخي از پارامترهاي اثرگذار بر عملكرد آن نيز مورد بررسي و توجه قرار داده شده است.

In the recent decades, many efforts have been made to reduce the damages caused by strong earthquakes to the structural and non-structural systems of buildings utilizing various methods of seismic control of structures (active and passive). One of the most common passive seismic control systems is the horizontal isolation of buildings at their base level or base isolation. Another type of seismic isolation system, which is called vertical mass isolation and has been proposed in recent years, tries to separate the stiffness system and mass sub-system of the structures in some way. In this research, the more efficient Simultaneous application of the horizontal base isolation together with the vertical mass isolation techniques, along with the use of a damping devices (such as viscous dampers), to improve the seismic performance of moment steel frame structures, has been investigated. For this purpose, the performance of the proposed hybrid system was evaluated by performing nonlinear time history dynamic analysis under the horizontal component of earthquake acceleration records. The results of the analysis obviously presented significant reductions in the maximum seismic responses of the studied structures especially for displacements, drifts and base shears compared to those responses of the other types of conventional structural systems with similar characteristics.