ارزيابي آزمايشگاهي و عددي سيستم نوين مهاربندي با عضو لوزي‌شكل مجهز به ميراگر تسليم شونده

Experimental and Numerical Evaluation of an Innovative Diamond-Scheme Bracing System Equipped with a Yielding Damper

با توجه به تلاش‌هاي محققان در راستاي افزايش شكل‌پذيري سيستم‌هاي مهاربندي، استفاده از حلقه فولادي به عنوان فيوز كنترلي در سال‌هاي اخير مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفته است كه داراي محاسن و معايب مختلفي مي‌باشد. بنابراين در راستاي پوشش معايب موجود در اين سيستم، در اين مقاله به معرفي و بررسي عملكرد آزمايشگاهي سيستم نوين مهاربندي و تركيب آن با ميراگر تسليم‌شونده پرداخته مي‌شود. اين سيستم كه در راستاي افزايش شكل‌پذيري، جذب انرژي بالاتر و پوشش ضعف‌هاي سيستم‌هاي موجود مورد پيشنهاد و بررسي قرار گرفته است، از يك عضو مهاربند لوزي‌شكل به همراه ميراگر تسليم‌شونده حلقوي در وسط آن تشكيل شده است. در ساخت نمونه‌ها 3 مدل مختلف با اتصالات سخت، نيمه‌سخت و ساده مدنظر قرار گرفته است كه پس از ساخت، تحت بار چرخه‌اي قرار گرفته و نتايج آنها با يكديگر مورد مقايسه شدند. نتايج اين تحقيق در وهله اول بيانگر قابليت اجرايي شدن سيستم و در ادامه نشان از قابليت بالاي هر سه سيستم در جذب انرژي و شكل‌پذيري را مي‌دهد. همچنين با توجه به هندسه اعضاي مهاربندي و ميراگر، با ابعاد و ضخامت كوچكتر حلقه فولادي مي‌توان به جذب انرژي بالاتر و نيروي وارد شده بيشتري براي تسليم ميراگرها نسبت به ساير سيستم‌هاي موجود دست يافت. در نهايت نيز در راستاي امكان‌سنجي مدل‌سازي سيستم پيشنهادي در نرم‌افزارهاي المان محدودي، مدل المان محدودي سيستم پيشنهادي در نرم‌افزار آباكوس مورد مدل‌سازي و صحت‌سنجي قرار گرفت كه نتايج آن با نتايج آزمايشگاهي داراي هماهنگي مناسبي مي‌باشد. همچنين ضريب شكل‌پذيري مدل ساده نسبت به مدل سخت و نيمه‌سخت به ترتيب1/12 و 1/17 برابر مي‌باشد. ظرفيت جذب انرژي مدل ساده نيز تا حدود 4/5 و 2/15 برابر مدل سخت و نيمه‌سخت مي‌باشد.

Application of the steel ring as a type of seismic fuse has been one of the efforts made by researchers in recent years aiming to enhance the ductility of the bracing systems which in turn, possesses various advantages and disadvantages. Accordingly, to alleviate these disadvantages, an innovative bracing system with a diamond scheme equipped with a steel ring is introduced in this paper. In this system, the braces and yielding circular damper act in parallel whose main functionality is to increase ductility, energy absorption, and mitigate drawbacks of the existing bracing systems, in which the braces and yielding circular damper act in parallel. To conduct the experimental tests, specimens with three types of rigid, semi-rigid, and pinned connections were built and subjected to cyclic loading so that their performance could be analyzed. Promisingly, the results indicated both great applicability and efficiency of the proposed system in energy absorption and ductility. Moreover, it was concluded that as the braces and damper are in parallel, the use of a steel ring with a smaller size and thickness would result in higher energy absorption and load-resisting capacity when compared to the other existing systems. Finally, to assess the potential of numerically modeling the proposed system, its finite element model was simulated by ABAQUS software and observed that there is a great agreement between the numerical and experimental results.