بررسي رفتار لرزه اي غيرخطي ساختمان هاي بلند مرتبه بتن آرمه وبهسازي آنها به وسيله ميراگرهاي ويسكوالاستيك

Investigation of Nonlinear Seismic Behavior of High-rise Reinforced Concrete Buildings and their Improvement by Viscoelastic Dampers

با توجه به تخريب ساختمان هاي بلند مرتبه درطي زلزله هاي اخير، بكارگيري سيستم سازه اي قاب خمشي بتن آرمه باميراگرويسكوالاستيك باعث اتلاف انرژي لرزه اي وبه تبع آن كاهش تغييرمكان جانبي مي شود.دراين پژوهش يك قاب ساختماني بلندمرتبه بتن آرمه سه بعدي20طبقه با8 مدل، كه4 مدل باسيستم سازه اي قاب خمشي و 4مدل باسيستم سازه اي قاب خمشي+ميراگرويسكوالاستيك دردوامتداد X,Yواقع درمنطقه با لرزه خيزي زياد(g3/0=A)برروي خاك نوع IIIدرنظرگرفته مي شود. هدف از پژوهش حاضربررسي تغييرمكان جانبي افقي (مطلق ونسبي) طبقات، برش پايه قاب ها تحت بارهاي ثقلي و بار جانبي زلزله مي باشد. براي مدل سازي مواد ويسكوالاستيك ازمدل كلوين-ويت وجهت تعيين نسبت ميرايي (ζ)قاب هاباميراگرويسكو الاستيك، ضريب سختي(KV)و ضريب ميرايي(CV)ميراگرهاي ويسكوالاستيك ازروش انرژي كرنشي مودال وجهت تحليل لرزه اي مدل هاي بدون وبا ميراگربه ترتيب ازتحليل ديناميكي تاريخچه زماني غيرخطي به روش انتگرال گيري مستقيم ومودال(FNA) استفاده ومدلسازي هندسي كليه قاب ها درنرم افزار SAP2000-V15انجام شده است .نتايج حاكي ازآن است با افزايش طول دهانه(مدل2نسبت به مدل1ومدل4 نسبت به مدل3) وافزايش ارتفاع طبقات (مدل3نسبت به مدل1ومدل4نسبت به مدل2)، حداكثرتغييرمكان جانبي مطلق، نسبي طبقات و برش پايه درامتداد(X,Y)بدون و با ميراگرروندي افزايشي دارد. همچنين حداكثردرصد افزايش مدلهاي مذكوربا ميراگرنسبت به بدون ميراگردرامتداد (X,Y) كاهش يافته است.

Owing to the destruction of high-rise buildings during recent earthquakes, the use of a structural system of reinforced concrete moment frame with viscoelastic damper causes a loss of seismic energy and consequently reduces lateral displacement. In this study a high-Rise, 20-Storey, three-dimensional reinforced concrete frame with 8 Models, of which 4 models with moment frame structural system and 4 models with moment frame + viscoelastic damping system in two directions of X, Y located in the high seismic zone (A=0.3g) on the soil type III is considered. The aim of the present study is to investigate the horizontal lateral displacement (absolute and relative) of the stories, the base shear of frames under gravity loads, and lateral loads of the earthquake. In order to modeling the viscoelastic materials, the Kelvin-Voigt model and to determine damping ratio(ζ) of frames with viscoelastic damper, stiffness coefficient (Kv) and damping coefficient (Cv) of viscoelastic dampers, the modal strain energy method have been applied. For seismic analysis of models without and with dampers, dynamic analysis of nonlinear time history via direct integration and modal (FNA) methods have been utilized, respectively. Geometric modeling of all frames was done using the SAP2000-V15 software. The results indicate that with increasing span length (model 2 compared to model 1 and model 4 compared to model 3) and increasing the height of stories (model 3 compared to model 1 and Model 4 compared to model 2), the maximum absolute lateral and relative displacement of stories, and base shear along with X, Y without and with viscoelastic damper have an increasing trend. Also, the maximum percentage increase of the mentioned models with damper compared to without damper along with X, Y has decreased.