یک استراتژی جدید ترکیبی برای کنترل ساختاری در برابر زمین لرزه های قوی

ظرفیت اتلاف انرژی یک جنبه مهم از طراحی سنتی لرزه ای است که تا حد زیادی به رفتار غیرقانونی اعضای طراحی ساختاری بستگی دارد. متأسفانه ، بر اساس تجزیه و تحلیل جامع از زمین لرزه های مهم گذشته ، اطمینان از اتلاف انرژی کافی نمی تواند به دلیل محدودیت های مختلف ، بهبودی کارآمد پس از زمین را تضمین کند. به عنوان مثال ، پس از زمین لرزه ، تغییر شکل باقیمانده بزرگ ناشی از رفتار بازده ، برای پرداختن به نظر فنی و مالی چالش برانگیز است. در بیشتر موارد ، همانطور که در گذشته شاهد بودیم ، تغییر شکل باقیمانده بزرگ باعث می شود تخریب یک انتخاب عملی از ترمیم باشد. درس های ترسیم از بررسی و تجزیه و تحلیل پس از زباله های گذشته ، تغییر شکل باقیمانده به سرعت به عنوان یک پارامتر مهم بر عملکرد لرزه ای پذیرفته می شود.

ساختارهای خود محور علاقه های تحقیق را به عنوان مواد امیدوارکننده برای بهبود عملکرد لرزه ای جلب کرده اند. به طور معمول ، اعضای طراحی با قابلیت های خود محور رفتار هیسترزیس را ایجاد می کنند که تغییر شکل باقیمانده را سرکوب می کند. با این حال ، این توانایی با پاسخ های ساختاری نامطلوب همراه است که می تواند عملکرد آنها را به خطر بیاندازد ، به عنوان مثال ، ظرفیت اتلاف انرژی کم ، اثرات حالت بالا تلفظ شده ، شتاب کف مطلق بزرگتر و انعطاف پذیری محدود و فشار الاستیک می تواند ایجاد شود.

بنابراین ، علیرغم پیشرفت قابل توجه تحقیق ، تحقیقات گسترده در مورد راه حل های خود محور برای بهبود عملکرد لرزه ای هنوز مورد نیاز است. با انگیزه از یافته های تحقیقاتی پیشگام ، گروهی از محققان از دانشگاه تونگجی: استادان چنگ فانگ ، ییی چن ، وی وانگ به همراه دانشجویان تحقیق Yiwei Ping و Junbai Chen ، با همکاری استاد مایکل یام از دانشگاه پلی تکنیک هنگ کنگ یک جدید ایجاد کردندراه حل خود محور ترکیبی برای غلبه بر کاستی های راه حل های موجود و بهبود عملکرد لرزه ای. این اثر در حال حاضر در مجله ، مجله مهندسی زلزله منتشر شده است.

به طور خلاصه ، دو نوع بریس های ترکیبی متشکل از میراگرهای ویسکوالاستیک یکپارچه و عناصر آلیاژ شکل سوپرلاستیک پیش ساخته ارائه شد. مجموعه ای از ساختمانهای نمونه اولیه که مطابق با استانداردهای انجمن مهندسان عمران آمریکا طراحی شده اند ، مانند قاب های فولادی خود محور ترکیبی (HBFS) و قاب های مهره ای خود محور خالص (SCBF) ، به طور سیستماتیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سازه ها همچنین با توجه به شتاب کف و رانش بین داستان باقیمانده/اوج زیر حرکات زمینی نزدیک و دور زمین مورد بررسی قرار گرفتند. تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد لرزه ای نیز مورد بحث قرار گرفت. سرانجام ، یک مدل مبتنی بر احتمال برای پیش بینی رانش بین داستان (RID) باقیمانده بر اساس توصیه های طراحی تهیه شد.

نتایج نشان داد که مواد ویسکوالاستیک قادر به دستیابی به یک نسبت میرایی متوسط (0. 1) برای کنترل اوج رانش بین داستان (PID) و تغییر شکل باقیمانده تحت هر دو زمین لرزه NF و FF بسیار مؤثر هستند و بدون به خطر انداختن سایر عملکردهای لرزه ای. در مقایسه با BRBF ، SCBF خالص کاهش ظرفیت اتلاف انرژی و اثر مضر حالت بالا منجر به پاسخ PID بزرگتر شد. در نتیجه ، SCBF کاهش قابل توجهی در پاسخ RID نشان داد ، که با اضافه شدن نسبت میرایی ، برجسته تر شد. افزایش نسبت میرایی از 0. 1 به 0. 2 منجر به رهایی برجسته ، به ویژه در زمین لرزه های NF شد. از همه مهمتر ، راه حل HBF به طور مؤثر به کاستی های سیستم های موجود ، به ویژه با نسبت میرایی نسبتاً پایین ، پرداخته است. در این حالت ، نویسندگان نسبت بهینه 0. 05 را برای کنترل PID ، RID و PFA توصیه کردند.

به طور خلاصه ، مهمترین یافته این بود که استفاده از کنترل هیبریدی SMA-Viscoelastic می تواند PFA ، RID و PID را به طور همزمان سرکوب کند. نسبت میرایی بزرگتر برای راه حل های کنترل ترکیبی غیر ضروری بود زیرا یک نسبت میرایی نسبتاً کوچکتر برای مقرون به صرفه بودن مطلوب بود. بر اساس مطالعه پارامتری ، توصیه های طراحی و نسبت میرایی بهینه ارائه شد. پروفسور چنگ فانگ در بیانیه ای به پیشرفت در مهندسی توضیح داد که نتایج این مطالعه فرصت های بیشتری را برای طراحی و توسعه راه حل های مؤثر برای افزایش عملکرد لرزه ای فراهم می کند.

درباره نویسنده

دکتر چنگ فانگ استادیار و معاون معاون دانشکده مهندسی عمران ، دانشگاه تونگجی است. وی در سال 2007 بنگ خود را در مهندسی عمران از دانشگاه تونگجی دریافت کرد و متعاقباً کارشناسی ارشد و دکترای خود را در مهندسی سازه از کالج امپریال لندن در سال 2008 و 2011 به دست آورد. وی پیش از پیوستن به دانشگاه تونگجی در سال 2015 ، به عنوان مهندس سازه در آروپ ، همکار پس از دکترا در دانشگاه پلی تکنیک هنگ کنگ و استادیار دانشگاه نیوکاسل ، انگلستان کار کرد. زمینه های تحقیقاتی اصلی وی شامل ساختارهای فولادی و کامپوزیت ، مواد و ساختارهای هوشمند و مقاومت به لرزه ای است. وی نویسنده 4 کتاب ، 65 مقاله داوری در ژورنال های برجسته SCI را منتشر کرده است و بیش از 10 پروژه تحقیقاتی را به عنوان محقق اصلی (PI) تضمین کرده است.

ارجاع

Fang ، C. ، Ping ، Y. ، Chen ، Yam ، M. ، Chen ، J. ، & Wang ، W. (2020). عملکرد لرزه ای قاب های فولادی خود محور با بریس های ترکیبی sma-viscoelastic. مجله مهندسی زلزله ، 1-28.