بررسی رفتار قاب میراگر پشت بام در ساختمان‌های مهاربندی شده تحت زلزله های حوزة نزدیک و دور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

سال‌هاست که از میراگر جرمی تنظیم شده به عنوان روشی مؤثر برای کاهش ارتعاشات ناشی از باد و زلزله در ساختمان‌های بلند استفاده می‌شود. در این مقاله عملکرد قاب‌های مهاربندی شده با میراگر جرمی تنظیم شده پشت بام مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور پاسخ لرزه‌ای خطی و غیرخطی ششساختمان با مهاربند هم محور فولادی با 3، 5 و 10 طبقه تحت اثر زلزله های حوزة نزدیک و دور مطالعه شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از قاب میراگر پشت بام، پاسخ لرزه‌ای ساختمان‌های با پریود کوتاه را بیشتر از ساختمان‌های با پریود متوسط و بلند کاهش می‌دهد. استفاده از این قاب در ساختمان‌های سه طبقه سبب کاهش 16 تا 66  در صدی تغییرمکان بام در زلزله های مختلف شده است. بر اساس بررسی های انجام شده در این پژوهش، قاب میراگر جرمی تنظیم شدة پشت بام در صورتی‌ ‌که از شتاب نگاشت ویژة ساختگاه مناسبی برای طراحی آن استفاده شود؛ سبب کاهش پاسخ لرزه ای تحت زلزله‌های حوزه نزدیک و دور خواهد شد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Studying Rooftop Damper Frame in Braced Structures under near and far field Earthquake Excitations

نویسندگان [English]

  • A. Yahyaabadi
  • S. M. Zahrai
چکیده [English]

Throughout the years, tuned mass dampers have been implemented effectively to reduce wind-induced vibrations and earthquake excitations in high-rise buildings. In this paper, the performance of braced frames with rooftop tuned mass damper frame is studied. For this purpose, linear and nonlinear time history dynamic analysis of six steel concentrically braced frames with 3, 5 and 15 stories subjected to near and far field earthquakes are conducted. Based on numerical results obtained in this research, applying a rooftop damper frame is more effective in reducing the seismic response of the braced frames with short periods of vibration than those with moderate and long lateral periods. It is found that rooftop tuned mass damper reduces the floor displacement of the 3-story building by as much as 18 to 66 percent under different earthquake excitations. Results also show that this type of damper frame with appropriate design can result in decreased seismic responses both under near and far field earthquake excitations. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rooftop tuned mass damper frame
  • linear dynamic analysis
  • nonlinear dynamic analysis
  • near field earthquakes
  • far field earthquakes

مراجع

[1]Engineering News Record, Tuned mass dampers steady sway of sky scrapers in wind, Aug. 18, 1977.
[2]Kitamura H., Fujita T., Teramoto T. and Kihara H., Design and analysis of a tower structure with a tuned mass damper, Ninth Word Conference on Earthquake Engineering, Tokyo-Kyoto, Japan, Proceedings, VIII,1988, 415-420.
[3]Frahm H., Devise for damping vibrations of bodies, U.S. Patent No. 989958, Oct. 30, 1909.
[4]Kayina AM, Veneziano D., Biggs JM., Seismic effectiveness of tuned mass dampers, Journal of the structural division (ASCE) 1981; 107:1465-1484.
[5]Sladek JR, Klingner RE. , Effect of tuned mass dampers on seismic response, Journal of the structural Engineering (ASCE) 1983; 109:2004-2009.
[6]Brock JE. , A note on damper vibration absorber, Journal of applied mechanics (ASME) 1946; 13: A-284.
[7]Den Hartog JP., Mechanical Vibrations (4 [۷] th edn).McGraw-Hill: New York, 1956.
[8]Wong K. K. F. and Chiee Y. L., Energy Dissipation of tuned mass dampers during earthquake excitations,Struct. Design Tall Spec. Build.,2004,13:105-121.
[9]Vilaverde R., Roof isolation system to reduce seismic response of buildings: A preliminary assessment,Earthquake Spectra, 1998, 14(3):521-532.
[10]Johnson J. G. , Reaveley L. D. and Pantelides C., A rooftop tuned mass damper frame, Earthquake Engng Struct. Dyn. , 2003, 32: 965-984.
[11]International Conference of Building Officials, Uniform Building Code UBC-97, Whittier, CA.
[12]American Institute of Steel Construction, Manual of Steel Construction, ASD (9th edn ), 1989.
[13]American Institute of Steel Construction, Manual of Steel Construction, LRFD (2nd edn ), 1994.
[14]FEMA, Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Publication No. FEMA356,Federal Emergency Management Agency, Washngton,DC, 2000.
[15]Cohen JM. , Cladding Design: whose responsibility? , Journal of Performance of Constructed Facilities (ASCE) 1991; 5(3):208-217.
[16]Cornell, C. A, Hazard analysis, ground motions, and probabilistic assessment for PBSD, Proceedings Inter. Workshop on Performance Based Design, Bled,Slovenia, June. 2004.
[17] دستورالعمل بهسازی ساختمانهای موجود، پژوهشگاه بین . المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، خرداد ۱۳۸۱
[18] استاندارد ۲۸۰۰ ایران، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، . ویرایش سوم، ۱۳۸۴
[19]Tothong, P., and Luco, N., Probabilistic seismic demand analysis using advanced ground motion intensity measures, Earthquake Engineering & Structural Dynamics: (In press in the special issue: Seismic Reliability Analysis of Structures), 2007.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار