ارزیابی آسیب پذیری لرزه‌ای سازه فولادی مقاوم‌سازی شده با میراگر مشتق کسری با لحاظ متغیرهای غیرقطعی

استفاده از میراگرهای ویسکوالاستیک یکی از موثرترین راهکارها برای مقاو‌مسازی لرزه‌ای ساز‌ه‌ها هستند. نتایج بسیاری از مطالعات آزمایشگاهی نشان داده است که مدل‌های مشتق کسری برای مدلسازی میراگرهای ویسکوالاستیک دارای دقت بسیار بالایی بوده است. نیروی میراگر ویسکوز تنها دارای رابطه خطی با سرعت است، اما نیروی میراگر ویسکوالاستیک مشتق کسری ، علاوه بر این که رابطه خطی با سرعت ندارد، به مقادیر فرکانس تحریک و دمای محیط نیز مرتبط است. همچنین معادله دینامیکی سازه مجهز به این نوع میراگرها و محاسبه پاسخ این سازه‌ها تحت تحریک زلزله، دارای پیچیدگی‌های بسیاری است. در این مقاله پاسخ‌های سازه‌های مجهز به این نوع میراگرها، محاسبه شده و ارزیابی لرزه‌ای آنها با توجه به تغییرات دمای محیط و همچنین تصادفی بودن شتاب‌نگاشت تحریک، انجام شده است. معادلات ارائه شده برای سازه فولادی 5 طبقه‌ای که با میراگرهای ویسکوالاستیک دارای رفتار مشتق کسری ، مقاوم‌سازی شده‌است، به کار گرفته شده است. مقادیر حداکثر جابجایی نسبی طبقه‌ای سازه کنترل شده در سطوح خطر زلزله بهره‌برداری، طرح و حداکثر با سازه اولیه مقایسه شده و همچنین با توجه به تصادفی بودن تحریک‌ها از منحنی شگنندگی برای مقایسه پاسخ‌ها استفاده شده است. نتایج نشان داده است، که این میراگرها مقادیر پاسخ سازه‌ها در برابر زلزله و احتمال فراگذشت از حدود عملکردی را کاهش داده‌اند. همچنین تغییرات دما در تغییر مقادیر پاسخ‌ها بسیار موثر بوده است.

Seismic Vulnerability Assessment of Retrofitted Steel Structures with Fractional Viscoelastic Dampers Considering Uncertainty Variables

Using viscoelastic (VE) dampers is one of the most effective tools for seismic retrofitting of steel structures. The results of many experimental studies demonstrated that using fractional derivative terms for modelling viscoelastic dampers offers an acceptable level of accuracy. Unlike viscous dampers the damping force is not linearly dependent to velocity and it is also highly affected by excitation frequency and ambient temperature. For this reason, solving the dynamic equation and calculating the seismic response of the structures equipped with VE dampers have many complexities. In this paper, the responses of a viscoelastically damped structure are calculated and the seismic performance of the building is evaluated while considering the effects ambient temperature as well as the inherent uncertainties related to ground motion excitation. The proposed relationships were used to calculate the structural responses and assess the seismic performance of a 5story steel structure retrofitted with fractional viscoelastic dampers. The maximum relative displacement of the controlled structural at the operation, design, and maximum considered expected hazard levels were compared to those of the initial structure (without damper). Furthermore, fragility curves were used to compare responses and exceedance probabilities of performance limit states. The results show great improvement in structural seismic performance related to the reduction of both structural responses and exceedance probabilities of limit states. The effect of temperature changes in results has been also demonstrated.