بررسی رفتار چرخه ای دیوار برشی فولادی مجهز به میراگرهای افزاینده میرایی وسختی

Abstract

در مطالعه حاضر رفتار چرخه ­ای دیوار برشی فولادی یک قاب فولادی سه طبقه مجهز به میراگرهای افزاینده میرایی و سختی (ADAS) مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه با هدف بررسی و بهبود عملکرد سیستم دیوار برشی فولادی در برابر نیروهای جانبی، میراگرهای پیشنهادی در فاصله مابین ستون ­ها و ورق­ های پرکننده دیوار برشی فولادی نصب شدند. پارامترهای مورد بررسی به ترتیب شامل ضخامت ورق میراگر (8، 10، 12، 14 و 16 میلی­متر) و ضخامت ورق­­ پرکننده (3، 4، 5 و 6 میلی­متر) می ­باشد. ارزیابی رفتار چرخه ­ای دیوار برشی فولادی با استفاده از روش اجزاء محدود و توسط نرم­ افزار ABAQUS انجام و پروتکل بارگذاری بر اساس ATC-24 اعمال گردید. به منظور راستی آزمایی، نمونه آزمایشگاهی توسط نرم­ افزار ABAQUS شبیه ­سازی و ملاحظه گردید نمونه آزمایشگاهی و مدل اجزاء محدود تطابق مناسبی دارند و می­ توان از مدل اجزاء محدود جهت بررسی و مقایسه پارامترهای موردنظر در این مطالعه نظیر استهلاک انرژی، مقاومت، سختی و شکل پذیری استفاده نمود. نتایج نشان داد هرچه ضخامت ورق میراگرها بیشتر شد استهلاک انرژی در سیستم دیوار برشی فولادی از 12 تا 66 درصد در مقایسه با مدل بدون میراگرافزایش یافت. همچنین با کاهش و افزایش ضخامت ورق­ های پرکننده در طبقات دوم و سوم، شاهد افزایش میزان استهلاک انرژی از 52 تا 64 درصد در مقایسه با مدل بدون میراگر بودیم که نشان دهنده عملکرد خوب میراگرها می­ باشد. میزان مقاومت سیستم دیوار برشی فولادی نیز با در نظر گرفتن ضخامت­ های مختلف برای میراگر در مقایسه با مدل بدون میراگر از 40/2 تا 14/3 برابر افزایش یافت و با در نظر گرفتن ورق­ های پر کننده برای سیستم دیوار برشی فولادی شاهد افزایش مقاومت از 30/2 تا 81/2 برابر در مقایسه با مدل بدون میراگر بودیم. در ادامه میزان سختی هر یک از مدل­ های دیوار برشی فولادی بررسی و مقایسه گردید که شاهد افزایش میزان سختی از 76 تا 99 درصد در مقایسه با مدل بدون میراگر بودیم. همچنین با در نظر گرفتن ضخامت­ ورق­ های پر کننده مختلف برای سیستم دیوار برشی فولادی، میزان سختی از 82 تا 98 درصد در مقایسه با مدل بدون میراگر افزایش پیدا کرد. با بیشتر شدن ضخامت ورق­ های میراگر، ظرفیت شکل­ پذیری نیز از 32/2 تا 55/2 برابر در مقایسه با مدل بدون میراگر افزایش یافت و با در نظر گرفتن ضخامت­ ورق­ های پر کننده مختلف برای سیستم دیوار برشی فولادی، شاهد افزایش میزان شکل­ پذیری از 29/2 تا 55/2 برابر در مقایسه با مدل بدون میراگر بودیم. در ادامه با بررسی منحنی ­های هیسترزیس و نسبت میرایی هیسترزیس مدل­ های مختلف، برتری چشمگیر مدل­ های مجهز به میراگر نسبت به مدل بدون میراگر مشهود بود و هرچه ضخامت میراگرها افزایش یافت شاهد بیشتر شدن سطح زیر منحنی هریک از مدل­ ها بودیم. در نتیجه هرچه این سطح بزرگ‌تر باشد نشان‌ دهنده‌ این است که عضو شکل‌ پذیرتر بوده و قابلیت جذب انرژی بیشتری دارد. در انتها، عملکرد میراگرهای پیشنهادی به همراه مکانیزم خرابی میراگرها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد میراگرهای ADAS با تغییرشکل­ های خاص خود، باعث افزایش قابل توجه استهلاک انرژی و شکل ­پذیرتر شدن دیوار برشی فولادی شده و با جذب مقدار زیاد انرژی، باعث کاهش نیروی وارد شده به اجزاء اصلی و مانع از تخریب سیستم دیوار برشی فولادی می­ گردد.