ارزيابي ميزان ظرفيت باربري و جذب انرژي قاب‌هاي فولادي بلندمرتبه مقاوم‌سازي شده توسط ميراگرهاي ويسكوز

Evaluation of bearing capacity and energy absorption of high- rise steel frames reinforced by viscous dampers

توسعه و بهبود فرآيند طراحي و اجراي سازه‌هاي بلند مرتبه با توجه ويژه بر كاهش خسارات لرزه‌اي، از مهم‌ترين موضوعاتِ مورد مطالعه پژوهشگران به شمار مي‌رود. در اين راستاء سازه‌هاي فولادي به همراه ميراگرهاي ويسكوز از جمله سيستم‌هاي سازه‌اي است كه امروزه نظر بسياري از محققين را به خود جلب كرده است. همچنين در زمينه كنترل غيرفعال سازه‌ها، يكي از توانمندترين ابزارها، ميراگرهاي ويسكوز مي‌باشند كه در جهت جذب انرژي زلزله و اتلاف آن جهت كاهش پاسخ سازه مورد استفاده قرار مي‌گيرند. لذا هدف اين پژوهش بررسي اثر اين سيستم سازه‌اي بر پاسخ سازه‌هاي بلندمرتبه 12، 22 و 32 طبقه در مقابله با بارهاي لرزه‌اي مي‌باشد. براي بررسي اين موضوع در اين مطالعه ابتدا مدل عددي ميراگر ويسكوز با استفاده از نرم‌افزار آباكوس ايجاد شد و صحت‌سنجيِ پاسخ اجزاي محدود مطابق نيز صورت پذيرفت. در ادامه، اثر اعمال شتاب زلزله‌هاي بم و طبس بر رفتار اين سيستم سازه‌اي به‌طور جداگانه ‌مدل‌سازي گرديد و نتايج شامل نمودارهاي هيسترزيس، تاريخچه زمانيِ جذب انرژي و تنش سازه مورد بحث و بررسي قرار داده شد. نتايج به‌طور ميانگين براي سه سازه مورد بحث، بيانگر افزايش 22 درصدي جذب انرژي و 13 درصدي ظرفيت باربري سازه‌هاي بلندمرتبه فولادي پس از اعمال ميراگر ويسكوز بوده است.

Development and improvement of the process of design and implementation of high-rise structures with special attention to reducing seismic damage is one of the most important issues studied by researchers. In this regard, steel structures along with viscous dampers are among the structural systems that have attracted the attention of many researchers today. Also in the field of passive control of structures, one of the most powerful tools are viscous dampers that are used to absorb earthquake energy and its loss to reduce the response of the structure. Therefore, the purpose of this study is to investigate the effect of this structural system on the response of 12, 22 and 32 story high-rise structures against seismic loads. To investigate this issue, in this study, a numerical model of viscous damper was first created using Abaqus software and validation of finite element response was performed accordingly. Then, the effect of acceleration of Bam and Tabas earthquakes on the behavior of this structural system was modeled separately and the results including hysteresis diagrams, time history of energy absorption and structural stress were discussed. The results, on average for the three structures in question, showed a 22% increase in energy absorption and a 13% increase in bearing capacity of high-rise steel structures after the application of viscous dampers..