عملکرد سازه مجهز به جداساز لرزه ای طبقه و آلیاژهای حافظه دار شکلی با پایه آهنی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران - پردیس دانشکده های فنی دانشکده مهندسی عمران

2 دانش آموخته زلزله دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه تهران

10.24200/j30.2020.55808.2780

چکیده

در سال‌های اخیر طراحی جداسازهای لرزه‌ای در طبقات بالاتر از پایه که جداساز طبقه نامیده می‌شود، در ساختمان‌های خاص بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، جداسازهای لرزه‌ای دارای محدودیت‌هایی از قبیل ناپایداری در تغییر شکل‌های بزرگ، جابجایی پسماند و غیره پس از زلزله‌های شدید هستند. استفاده از آلیاژهای حافظه‌دار شکلی با توجه به خواص منحصر به فردی که دارند، به‌عنوان راه حلی مناسب برای غلبه بر این نواقص درنظر گرفته می‌شود. هدف از این پژوهش، بررسی اثر ترکیب آلیاژهای حافظه‌دار شکلی و جداسازها در سازه و تأثیر این آلیاژها در کاهش پاسخ لرزه‌ای سازه است. به همین منظور، سازه‌ی چند طبقه‌ی فولادی همراه با ترکیب جداساز لرزه‌ای طبقه و آلیاژهای حافظه‌دار شکلی با پایه آهنی و با استفاده از نرم افزار OpenSees مدل‌سازی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده نشان-دهنده‌ی آن است که استفاده از این آلیاژها در جداسازهای لرزه‌ای طبقه باعث کاهش جابجایی در تراز جداساز می‌شود و می‌توان آن را به‌عنوان سامانه‌ای مطلوب در مهار سازه‌ها در نظر گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance of Floor Isolation equipped with Shape memory alloys

نویسندگان [English]

  • Mehdi Ghassemieh 1
  • Maedeh Asadi 2
1 University of Tehran School of Civil Engineering
2 Former graduate student of earthquake engineering - School of Civil Engineering - University of Tehran
چکیده [English]

Today, there has been an increasing interest in use of seismic isolation to protect the structures against earthquakes. The most common type of seismic isolation is called base isolation, in which the isolation layer is installed under foundations to separate the structures from the ground and reduce the earthquake forces. However, the use of this type of seismic isolation faces some difficulties such as construction in congested urban areas or construction of near sea structures. Furthermore, for seismic retrofitting of existing buildings, the installation of the isolation under foundations is difficult or even impossible, so it needs to be located on the middle floors of the buildings. This method of isolation design is called floor or middle story isolation. Despite the advantages of seismic isolations, they have some limitations such as instability in large deformations, residual displacement and the need to replacement after severe earthquakes. The use of shape memory alloys (SMA) in regard to their unique properties is considered as an appropriate solution to overcome the above problems. These smart materials show high strength and strain capacity, high recentering ability, high resistance to corrosion and to fatigue. The purpose of this study is to investigate the effect of combination of middle story isolation utilized by natural rubber bearing (NRB) and iron based shape memory alloys in steel structures; and to compare the performance of such structure with and without the presence of the shape memory alloy in the middle story isolation system. Then, a three story steel structure has been modeled and evaluated. For this purpose, a structure with floor isolation and iron based shape memory alloy were modeled in OpenSees computer program. The structures were then subjected to seismic loading. The results were presented in the form of story drift, floor acceleration, floor shear forces, and base shear. The outcome of this research shows that the use of these alloys in the middle story isolation reduces the overall base shear and floor shear forces. The overall story drift, floor acceleration and displacement are reduced; with the exception at the isolation level. Thus utilizing the natural rubber bearing isolator along with the iron based shape memory alloy can be considered as a desirable system for the seismic protective design of buildings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Floor isolation
  • Shape memory alloys
  • residual displacement
  • Seismic Retrofit