مطالعه آزمایشگاهی تاثیر هندسه پره در میراگرهای تسلیمی شکافدار فولادی بر رفتار لرزه ای آنها و معرفی الگوی بهینه تحت بارگذاری چرخه ای

میراگرهای تسلیمی بدلیل قیمت مناسب، جذب انرژی بالا و قابلیت تعویض‌پذیری آنها پس از تجربه نیروی جانبی از جمله زلزله، از اجزای پرکاربرد سازه های مقاوم در برابر زلزله محسوب میشوند. در این مقاله پس از مطالعه و مرور نتایج کارهای گذشته در خصوص میراگرهای تسلیمی فولادی شکاف دار سعی شده است اثر شکل و الگوی هندسی جدید پره ها، بخصوص نمونه های با شکاف بیضوی، بر روی رفتار این نوع میراگرها مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد. در این بررسی یک نمونه مرجع بدون شکاف (تو پر) به همراه 9 نمونه با یک ردیف پره یا شکاف، با سه الگوی هندسی و شکل مختلف پره مشتمل بر حالت ساده یا مقطع ثابت، باریک شونده خطی و باریک شونده غیرخطی با شکاف بیضوی در سه ارتفاع متفاوت مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفتند. به منظور حذف اثر ضخامت پره ها در رفتار نمونه ها، ضخامت آنها ثابت و برابر 8 میلی متر انتخاب و جنس فولاد مورد استفاده در کلیه نمونه ها، از نوع st37 در نظر گرفته شد. نمونه‌های ذکر شده در آزمایشگاه تحت بارگذاری چرخه‌ای قرار گرقته و با مشخص شدن منحنی های هیسترزیس نیرو تغییر مکان، پارامترهای تعیین کننده رفتاری میرا گرهای مذکور در این مطالعه محاسبه و مورد مقایسه و مطالعه قرار گرفت. سختی موثر، میرایی موثر، ظرفیت نیرویی و تغییر مکان تحت بارگذاری چرخه‌ای از جمله پارامترهایی بود که در این تحقیق مورد توجه قرار گرفت. نتایج مطالعه نشان داد که بطور کلی میراگر با پره‌های ساده دارای ضعیف ترین عملکرد و میر اگر با شکاف بیضوی دارای بهترین عملکرد می‌باشد. نتایج حاصله بیانگر آن است که میر اگر بیضوی بالاترین سختی موثر، بیشترین جذب انرژی و بویژه بالاترین دوام تحت اثر بارهای چرخه‌ای را از خود نشان می‌دهد. میزان افزایش سختی موثر در نمونه‌های با شکاف بیضوی برای تغییر مکانهای بزرگتر از 5 میلی‌متر در حدود 1.6 برابر بیشتر از نمونه‌های با مقطع باریک شونده خطی یکنواخت مشاهده گردید. مقدار میرایی ویسکوز معادل در محدوده تغییر مکان ذکر شده در نسبت ابعادی بهینه آن برای نمونه با شکاف بیضوی در حدود 1.1 برابر نسبت به مقطع باریک شونده خطی مشاهده شد.

Experimental Investigation into Effect of Strip or Slit Geometric Pattern on Structural and Seismic Behavior of Steel Slit Yield Damper and Determining Optimal Pattern under Cyclic Loading

By reviewing the literature on steel slit yield dampers (SSD), this study investigated and compared the effect of new strip shapes and geometric patterns on the behavior of this type of dampers. This study investigated a reference slitless sample (solid) along with nine samples with a single row of blades or slits and three different shapes and geometric patterns, namely simple or constant crosssection, linearly tapered crosssection, and parabolic tapered crosssection with an elliptical slit at three different heights. These samples were subjected to cyclic loading in the laboratory. After determining forcedisplacement hysteresis curves, the important behavioral parameters of the investigated SSDs were calculated and compared. Effective stiffness, effective damping, force capacity, and displacement under cyclic loading were among the considered parameters in the current study. Results showed that dampers with simple blades and elliptical slits exhibited the poorest and best performances, respectively. Findings also indicated that the elliptical damper offered the highest effective stiffness, greatest energy absorption, and specifically the longest durability to cyclic loads. At displacements larger than 5 mm, the increase in effective stiffness of samples with an elliptical slit was roughly 1.6 times greater than that of samples with linearly tapered crosssections. The equivalent viscous damping within the aforementioned displacement range at the optimal dimensions for a sample with an elliptical slit was roughly 1.1 times greater than that in a sample with linearly tapered crosssection.