عملکرد لرزه‌ای قاب مهاربندی همگرای ضربدری مجهز به میراگر لاستیکی

قاب‌های مهاربند همگرای ضربدری به‌عنوان یکی از مرسوم‌ترین سیستم‌های باربر جانبی دارای جذب انرژی پایینی است. این مقاله به بررسی عملکرد یک سیستم اتلاف انرژی جدید در این قاب‌ها می‌پردازد که می‌تواند به‌عنوان یک سیستم کنترل غیرفعال در نظر گرفته شود. میراگر جدید که میراگر لاستیکی نام دارد، شامل یک هسته لاستیکی، صفحات فولادی نگه‌دارنده، چسب و چهار عدد پیچ است. ویژگی اصلی این میراگر استفاده از هسته لاستیکی برای اتلاف انرژی است. رفتار یکنواخت و چرخه‌ای یک قاب مهاربندی ضربدری یک طبقه تک‌دهانه با نسبت‌های مختلف ارتفاع به دهانه و مجهز به میراگر پیشنهادی از طریق مدل‌سازی المان محدود مورد مطالعه قرار گرفته است و همچنین برای صحت‌سنجی مدل‌ها، از مقایسه نتایج تحلیل نمونه‌های عددی مدل شده با نتایج مطالعات آزمایشگاهی استفاده شده است. میراگر لاستیکی به‌صورت نمونه‌های جفت و تک در قاب مهاربندی ضربدری استفاده شده است. علاوه بر این، از روش آسیب شکل‌پذیر نیز برای نشان دادن میزان آسیب به وجود آمده در اعضای اصلی سازه مانند اعضای مهاربندی استفاده گردیده است. نتایج تحلیل پوش‌آور مدل‌ها تحت بارگذاری یکنواخت نشان می‌دهد که کاهش سختی الاستیک در نمونه‌های دارای میراگر لاستیکی، نسبت به مدل‌های بدون میراگر لاستیکی در نسبت‌های مختلف ارتفاع به دهانه، بین 93 تا 98 درصد می‌باشد. همچنین بیشترین کاهش برش پایه تسلیم و نهایی برای مدل‌های دارای میراگر لاستیکی به‌ترتیب برابر 91 و 82 درصد است. از نتایج به‌دست‌آمده از تحلیل چرخه‌ای مدل‌ها می‌توان به کاهش تنش فون‌میسز در اعضای مهاربندی اشاره کرد که این کاهش برای نسبت‌های ارتفاع به دهانه 0/5، 1 و 1/5 برابر 26، 42 و 36 درصد می‌باشد. با توجه ‌به نتایج، قاب مهاربندی ضربدری مجهز به میراگرهای لاستیکی تک و جفت، تحت بارگذاری چرخه‌ای و یکنواخت، دارای رفتار پایدارتری نسبت به قاب مهاربند ضربدری بدون میراگر لاستیکی است. از دیگر نتایج به‌دست‌آمده می‌توان به کاهش تغییر شکل غیرخطی و آسیب در اعضای اصلی قاب مهاربند ضربدری و همچنین جلوگیری از کمانش اعضای مهاربندی اشاره کرد.

seismic performance of x-braced frame with rubber-fuse damper (xbf-rfd)

as one of the most common lateral load-resisting systems, x-braced frames have low energy dissipation. in this study, performance of a new energy dissipation system in x-brace frames (xbfs), which can be thought of as a passive control system, is investigated. the rubber-fuse damper (rfd) is a new damper with a rubber core, steel plates, adhesive, and four bolts. the use of a rubber core for energy dissipation is a key feature of the damper’s. the monotonic and cyclic behavior of a single-span and single-story xbf with varying frame height-to-span ratios equipped with the proposed rfd is investigated using finite element modeling and validated with experimental data. the rfd is either single or in pairs in each xbf specimen. in addition, the ductile damage method (ddm) revealed damage to the main structural components, such as bracing members. the results revealed that x-braced frames with single and double rubber-fuse dampers (xbf-rfds) performed better under cyclic and monotonic loading than x-braced frames without rubber-fuse dampers (xbfs). furthermore, because the bracing members did not buckle in the xbf-rfd specimens, there was no rapid loss in the stiffness and strength of the x-braced frames.the monotonic loading reduced the stiffness of the xbf-rfd specimens by 93% to 98% to xbf specimens at various height-to-span ratios. in comparison to the xbf specimens, the yield and ultimate base shear of the xbf-rfd specimens dropped as well, with the highest reductions of 91% and 82%, respectively. when compared to xbf specimens under monotonic loading, the reduction in base shear and stiffness avoided buckling, resulting in more stable behavior and smaller nonlinear deformations of the xbf-rfd specimens.furthermore, the xbf-rfd specimens showed no sudden stiffness or strength drop. the results of the cyclic loading of the xbf-rfd specimens demonstrated that no rapid drop in stiffness or strength was detected due to no buckling of the bracing members under the cyclic loading, as was the case with the monotonic loading. additionally, in comparison to the xbf specimens, the drifts corresponding to the first plastic hinges of the xbf-rfd specimens show that the bracing members experienced nonlinear deformation at greater drifts, with the plastic hinges created in them at bigger displacements.the rfd also reduced von mises stress and damage in the bracing members of the xbf-rfd specimens, according to the cyclic loading results. at height to span ratios of 0.5, 1, and 1.5, the ultimate von mises stress reduction in the bracing members was 26%, 42%, and 36%, respectively, and this decrease was a reason to prevent the buckling phenomenon. unlike the xbf specimens, which lost seismic functionality at low drifts, the xbf-rfd specimens maintained their seismic functionality up to a 4% drift of the cyclic loading, and they dissipated a greater quantity of energy.