مقایسه عملکردی سیستم های کنترل غیرفعال برای سازه های فولادی تحت بارگذاری انفجار خارجی

ساختمان‌ها همواره در معرض بلایای طبیعی مانند سیل، طوفان و زلزله قرار داشته‌اند؛ اما با پیشرفت دانش نظامی در دهه‌های اخیر علاوه بر موارد فوق، خطرات ناشی از بمب‌گذاری و انفجار نیز ساختمان‌ها را تهدید می‌کند. ساختمان‌های فولادی که بر اساس آیین‌نامه‌ها برای تحمل بارهای متداول طراحی می‌شوند معمولاً سبک هستند و توانایی مقاومت در برابر بار انفجار را ندارند. در دهه‌های اخیر استفاده از سیستم های کنترل برای مهار انرژی ناشی از زلزله و کاهش خرابی گسترش پیدا کرده است. سیستم‌های کنترل با جذب انرژی یا ممانعت از ورود آن به سازه، باعث می شوند تا میزان آسیب‌دیدگی سازه کاهش پیدا کند. در این پژوهش به بررسی عملکرد سیستم‌های کنترل غیرفعال شامل میراگر ویسکوز، مهاربند کمانش‌تاب و میراگر اصطکاکی در بهبود پاسخ سازه (میزان جابه‌جایی طبقات، شکل‌پذیری و سختی) تحت بارگذاری انفجاری خارجی پرداخته شده است. در این راستا، یک ساختمان فولادی شش طبقه تحت بارگذاری‌های ناشی از انفجار خارجی قرار می‌گیرد و با استفاده از ابزار کنترل غیرفعال شامل میراگر ویسکوز، مهاربند کمانش‌تاب و میراگر اصطکاکی، مقدار دریفت نسبی طبقات در سازه کاهش پیدا می‌کند. برای تعیین بهینۀ مشخصات ابزار کنترل غیرفعال نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده می‌شود. مطالعات انجام‌شده نشان داد استفاده از میراگرها تغییری در حداکثر جابه‌جایی بام سازه ایجاد نمی‌کند اما موجب توزیع یکنواخت جابه‌جایی بین طبقات می‌شود و از تمرکز جابه‌جایی در طبقات جلوگیری به عمل می‌آید؛ لذا مقدار دریفت ماکزیمم کاهش می‌یابد. از طرف دیگر مشخص شد که میراگر ویسکوز بهترین عملکرد را بین سیستم‌های کنترلی غیرفعال تحت بارگذاری انفجار دارد و باعث می‌شود دریفت ماکزیمم و شکل‌پذیری مورد نیاز سازه کاهش پیدا کند. مهاربندهای کمانش‌تاب و میراگرهای اصطکاکی نیز عملکرد مطلوبی دارند اما باعث سخت‌شدن سازه می‌گردند.

comparative performance evaluation of passive control systems for steel structures under external blast loading

buildings have always been vulnerable to natural disasters such as floods, storms, and earthquakes. however, with advances in military technology in recent decades, in addition to these traditional threats, buildings are increasingly exposed to risks associated with bombings and explosions. steel structures, typically designed according to conventional codes to withstand standard loads, are generally lightweight and lack the capacity to resist blast loads. in recent decades, the use of structural control systems to dissipate seismic energy and reduce damage has become increasingly prevalent. these control systems function by either absorbing the energy or preventing it from entering the structure, thereby mitigating the extent of structural damage. this study investigates the effectiveness of passive control systems—including viscous dampers, buckling-restrained braces (brbs), and friction dampers—in improving the structural response under external blast loading. the results indicate that while the implementation of dampers does not significantly alter the peak roof displacement, it leads to a more uniform distribution of displacement across the stories, preventing excessive inter-story drift concentrations and thereby reducing the maximum drift ratio. among the systems evaluated, viscous dampers demonstrated the most effective performance under blast loading by significantly reducing both the maximum drift and the ductility demand on the structure. although brbs and friction dampers also improved structural performance, they contributed to increased structural stiffness.