چكيده  

سيستمهاي كنترلي از جمله سيستمهاي مدرن طراحي سازهها هستند كه امروزه كاربرد زيادي در صنعت ساختمان پيدا كردهاند. يكي از اين سيستمهاي كنترل، استفاده از ميراگر است. ميراگر فلزي تسليمي بيشتر از فلز يا آلياژهاي خاص ساخته ميشود كه به راحتي تسليم شده و عملكرد قابل قبولي را براي استهلاك انرژي در هنگام اعمال بارهاي شديد لرزهاي داشته باشد. در اين مطالعه به بررسي آزم ايشگاهي ميراگرهاي فولادي شكافدار پرداخته شده است به اين صورت كه يك ميراگر بدون شكاف به عنوان مبناي مطالعه، 4 ميراگر داراي شكاف با عرض يكنواخت و نوارهاي با مقطع يكنواخت و 3 ميراگر با شكاف بيضي و نوارهاي با مقطع متغير، تحت بارگذاري چرخهاي قرار گرفتند و نتايج حاصل از آنها ارايه و با يكديگر مقايسه شد. همچنين ميراگرها با استفاده از نرم افزار اجزاي محدود آباكوس مدل سازي شدند و نتايج حاصل از آنها هماهنگي خوبي با نتايج آزمايشگاهي نشان دادند. مطالعه آزمايشگاهي نشان داد كه ميراگرهاي با شكاف بيضي عملكرد بهتري از نظر ظرفيت باربري، شكلپذيري و جذب انرژي و به ترتيب با ميانگين افزايش 76/73، 91/15 و 49/129 درصدي نسبت به ميراگرهاي با شكاف ثابت از خود نشان دادند. همچنين در مطالعات آزمايشگاهي و عددي، طول بيشتري از نوارهاي ميراگر با شكاف بيضي شكل نسبت به ميراگرهاي با عرض يكنواخت در اتلاف انرژي و تحمل نيرو و تنش شركت داشتند.

واژگان كليدي: ميراگر تسليمي شكافدار، بارگذاري چرخهاي، شكاف بيضي شكل، قاب مهاربندي، اجزاي محدود.

1- مقدمه

بعد از زلزلههايي مانند كوبه و نرثريج پژوهشهاي گستردهاي به منظور استفاده مصالح و سيستمهاي مختلف به منظور مقابله با آثار زلزله و بهبود رفتار سازههاي فولادي انجام گرفته است. يكي از اين سيستمها كه استفاده از آنها گسترش فراواني پيدا كرده است، سيستمهاي كنترل لرزهاي است. سيستمهاي كنترل سازه شامل كنترل غير فعال سازه، كنترل فعال سازه، كنترل نيمه فعال سازه و كنترل تركيبي سازه است. هدف اصلي به كار گيري سيستمهاي كنترل لرزهاي علاوه بر حفظ ايمني سازهاي و اجزاي غير سازهاي، افزايش سطح عملكرد بر اساس كاهش نيروي جانبي وارد بر طبقات، كاهش شتاب وارد بر طبقات و كاهش جابهجايي نسبي طبقات است^. سيستم كنترل غير فعال سيستمهايي هستند كه نياز به منبع انرژي خارجي ندارند. اين ابزار از نيروهايي كه در پاسخ  به حركت سازه در داخل آنها ايجاد ميشود بهره ميگيرند^. سيستم جداسازي پايه، ميراگرهاي اصطكاكي، ميراگرهاي فلزي تسليم شونده، ميراگرهاي ويسكو الاستيك، ميراگرهاي سيال لزج، ميراگر جرمي تنظيم شده و ميراگرهاي مايعي تنظيم شده از انواع اين سيستمها هستند. در ميراگرهاي فلزي تسليم شونده انرژي منتقل شده به سازه صرف تسليم و رفتار غير خطي در قطعات به كار رفته در ميراگر ميشود و از تغيير شكل غيرالاستيك فلزات شكل پذيري مانند فولاد و سرب براي اتلاف انرژي استفاده ميشود.

ميراگرهاي تسليمي فولادي شكافدار براي اولين بار در سال 2008 براي اولين بار توسط چان و همكاران معرفي شد كه در مطالعه آنها اثر شكافهاي ايجاد شده در سه آرايش مختلف مورد بررسي قرار گرفت ^[1]. در مطالعه ديگري در سال 2015 اثر شكاف با ارتفاعهاي متغير بررسي، و نشان داده شد كه اگر پرههاي مياني لاغرتر و پرههاي كناري ضخيمتر باشند انرژي تلف شده در بارگذاري چرخهاي مقداري افزايش مييابد ^[2]. در مطالعه ديگري كه در همين سال توسط ترانا و همكاران روي اين ميراگرها انجام شد، نشان داده شد كه در صورتيكه لبه شكافهاي ايجاد شده به صورت محدب باشد در بارگذاري چرخهاي رفتار باثباتتري را نشان ميدهد ^[3]. در سال 2012^. چيوفنگ و همكاران عملكرد دمپرهاي پنل برشي فولادي با فولاد داراي مقاومت جاري شوندگي پايين را تحت بارگذاري سايكليك به صورت استاتيكي و ديناميكي بررسي كردند ^[4]. كيخسروي و آقاياري در سال 2016، به ارزيابي ضريب اصلاح پاسخ در قابهاي بتن آرمه و قاب هاي بتن آرمه مقاومسازي شده با مهاربندهاي شورون داراي ميراگر فولادي شكافدار پرداختند [6]. در سال 2017، ليم و كيم ميراگرهاي فولادي شكافدار را در اتصال تير به تير در قاب پيش ساخته بتني به كاربردند. آنها نتيجه گرفتند كه استفاده از اين ميراگرها باعث افزايش جذب انرژي و بهبود عملكرد سازهاي ميشود ^[7]. لي و كيم در سال 2017، رفتار يك ميراگر جعبهاي كه از 4 صفحه فولادي شكافدار تشكيل شده بود را تحت بارگذاري چرخهاي  بررسي كردند ^[8]. چايوفنگ و همكاران در سال 2018 به بررسي امكان پيشبيني عملكرد دمپرهاي پنل برشي به وسيله نرمافزار اجزاي محدود پرداختند و استفاده تنها از اين نرمافزار را در بررسي عملكرد اين نوع از دمپرها مفيد دانستند ^[01]. مرتضي قلي و زهرايي در سال 2018 با استفاده از نرمافزار اجزاي محدود، يك رابطه براي طراحي ميراگرهاي بيضي شكل ارايه دادند ^[11]. اكبري لر و همكاران در سال 2018 از دو ميراگر ^I–  شكل براي اتصال تير به ستون فولادي استقاده كردند و عملكرد اين نوع از اتصال را به صورت آزمايشگاهي و عددي بررسي كردند. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه اين نوع از اتصالات ظرفيت چرخشي بالاتري را دارند همچنين ميتوانند ممان بيشتري را در مقايسه با اتصالات معمولي تحمل كنند و رفتار چرخهاي مناسبي را از خود نشان دهند ^[21]. در سال 2019، نعيم و كيم يك ميراگر جديد چند شكافه را براي محافظت لرزهاي قابهاي سازهاي ارايه كردند. آنها اين ميراگرها را به صورت آزمايشگاهي بررسي قرار دادند و نتيجه گرفتند كه اين ميراگرها در مقايسه با ميراگرهاي شكافدار معمولي، در كاهش پاسخ لرزهاي، موثرتر عمل ميكنند ^[31]. قو و همكاران در همين سال، به بررسي نوع جديدي از دمپرهاي لرزهاي كه داراي صفحات فلزي قابل تعويض ^U شكل بودند، پرداختند. ^[41]. در سال 2017، گريواني و همكاران به بررسي آزمايشگاهي و عددي ميراگر فلزي جاري شونده جديدي پرداختند. آنها نتيجه گرفتند كه اين ميراگرها توانايي استهلاك انرژي بالايي را دارند ^[51]. در سال 2015، كرمي محمدي و همكاران با استفاده از نرم افزار اجزاي محدود به مطالعه رفتار ميراگر ^TADAS در تغيير مكانهاي بزرگ پرداختند و نتيجه گرفتند كه سختي ميراگر در تغييرمكانهاي بزرگ به صورت ناگهاني افزايش مي يابد ^[61].

ميراگرهاي فولادي با شكاف بيضي با ابعاد مختلف در قاب  مهاربندي است كه تاكنون توسط پژوهشگران پيشين انجام نشده است. از مشخصات بارز اين پژوهش نصب و آزمايش ميراگرها در داخل قاب مهاربندي شده به منظور شبيهسازي رفتار ميراگرها در شرايط واقعي و مشاهده تاثير رفتار قاب روي آنها است، همچنين در اين پژوهش به منظور بسط دامنه انتخاب نسبتهاي ابعاد هندسي متنوع از مقاطع تير- ورق استفاده شده كه اين مهم ميتواند در ايجاد طيف و دامنه متنوعي از ابعاد هندسي مختلف ميراگر در زمان طراحي آنها و از سوي طراح سازه موثر باشد.

جدول 1. مشخصات هندسي ميراگرهاي شكافدار با عرض ثابت

(گروه اول)  

t (mm)	b (mm)	L (mm)	h0=h   (mm)	h/b	Specimen
8	16.5	100	80	4.85	DSSH1
8	16.5	100	90	5.45	DSSH2
8	16.5	100	100	6.06	DSSH3
8	16.5	175	100	6.06	DSSH4

Table 1. The geometrical specifications of slit dampers

with constant width of blades (First group)

جدول 2. مشخصات هندسي ميراگرهاي شكافدار با شكاف بيضي شكل (گروه دوم)   

t (mm)	b (mm)	L (mm)	h0=h   (mm)	h/b	Specimen
8	16.5	100	80	4.85	DESH1
8	16.5	100	90	5.45	DESH2
8	16.5	100	100	6.06	DESH3

Table 2. The geometrical specifications of elliptical slit

dampers (Second group)

3-2-  مشخصات مصالح

به منظور حصول مشخصات مكانيكي فولاد استفاده شده در ساخت ميراگرها در اين مطالعه، آزمايش كشش استاندارد بر روي يك نمونه منشوري با مقطع مستطيل به ابعاد 7/2 در 6 ميليمتر، طبق استاندارد ^{DIN 17100  [71]} انجام گرفت كه نتايج حاصل از آن در جدول (3) آورده شده است.

جدول3. مشخصات مصالح فولاد استفاده شده Ultimate

Table 3. Mechanical Properties of steel

 

3–3–  سامانه آزمايشگاهي، تجهيزات و پروتكل بارگذاري 

به منظور فراهم كردن شرايط واقعي، بررسي رفتار ميراگر داخل قاب و در نظر گرفتن عواملي مانند كمانش مهاربند قبل از تسليم ميراگر، مطابق شكل (2 و 3)،  ميراگرها براي آزمايش درون يك قاب فولادي مهاربندي شده با مهاربندهاي شورون قرار گرفتند. بعد از محاسبه ظرفيت برشي ميراگر مرجع با استفاده از روابط ارايه شده در بخش قبل، مهاربندهاي داخل قاب به گونهاي طراحي شدند كه ظرفيت الاستيك و ظرفيت كمانشي آنها به ميزان قابل توجهي از ظرفيت پلاستيك نمونه مرجع بيشتر باشد، تا عملكرد فيوز كنترل و تمركز سازوكار تخريب در ميراگر تضمين شود.

براي اعمال بارگذاري، نمونهها در پايين به صفحه اتصال دو مهاربند و در بالا نيز به يك تير صلب متصل شدند. بار جانبي توسط يك جك هيدروليكي كه قابليت اعمال 100 تن در كشش و 200 تندر فشار را داشت به تير صلب اعمال شد. براي اندازهگيري ميزان بار اعمال شده به نمونه از يك ^{Load Cell} كه قابليت اندازه گيري 100 تن در كشش و فشار را دارد، استفاده شد.براي جلوگيري از حركت خارج از صفحه تير صلب و اعمال برش يكنواخت به نمونه (عدم

چرخش تير صلب به منظور شبيه سازي سقف صلب)، تير صلب در بالاي به سيستم LM-guide (Linear Motion Guide) متصل گرديد. ^LM-guide شامل بلوك سخت با يك صفحه متحرك است كه روي دو ريل متصل شده و ميتواند حركت مستقيم خطي را در محدوده مورد نظر انجام دهد. همچنين حركت و درجه آزادي انتقالي يا چرخشي را در ساير جهات محدود و مقيد مي نمايد. كه به اين ترتيب مدلسازي صلبيت سقف به صورت مطلوبي در سامانه آزمايشگاهي لحاظ شده است همچنين با توجه به اين كه اتصال تير و ستون در قاب به صورت مفصلي است، با شبيهسازي معادل رفتار قاب، اتصال تير به ستون حذف شده است.

براي اندازهگيري ميزان جابهجايي صفحه متحرك ^LM-Guide، تير صلب و صفحه متصل كننده دو مهاربند جمعا از 6 عدد ^LVDT استفاده شد. همچنين به منظور كنترل حركت خارج از صفحه قاب، از يك ^LVDT در جهت عمود بر صفحه حركت صفحه متصل كننده مهاربندها و ميراگر و قاب استفاده شد. سامانه آزمايشگاهي و تجهيزات بارگذاري و اندازهگيري به صورت شماتيك و واقعي به ترتيب در شكلهاي (2 و 3) نشان داده شدهاند.

همچنين در شكل (4) نماي بستهاي از سيستم ^LM-Guide مشاهده ميشود. نوع بارگذاري اعمال شده به نمونه ها به صورت استاتيكي چرخهاي و از نوع جابهجايي كنترل بوده و طبق پروتكل نشان داده شده در شكل (5) است. براي انتخاب اين پروتكل براي بارگذاري از راهنماي^{ATC-24   [81]} استفاده شده است. اعمال بار به اين صورت است كه جابهجاييهاي مشخص با سه بار تكرار به صورت رفت و برگشت به نمونه اعمال شده و رفتار نمونه تحت اين جابهجايي ها ثبت ميشود.

4- نتايج آزمايشگاهي

بعد از انجام آزمايشها روي نمونهها و به دست آوردن منحنيهاي چرخهاي حاصل از آزمايش نمونهها، پارامترهاي مختلف مانند ظرفيت برشي، جذب انرژي، شكل پذيري، ميرايي و شاخص آسيب محاسبه شده و همچنين تجزيه و تحليل اين نتايج به صورت مقايسهاي در اين بخش ارايه ميشوند. منحنيهاي چرخهاي همه نمونهها در شكل (6) نشان داده شده است.

4-1- ظرفيت برشي و نوع شكست

منظور از ظرفيت برشي حداكثر نيرويي است كه آن نمونه از شروع بارگذاري تا لحظه شكست تحمل ميكند. مقدار ظرفيت برشي نمونهها (^Fmax ) در جدول (4) آورده شده است. مطابق انتظار نمونه مرجع داراي بيشترين ظرفيت برشي است. همانگونه كه مشاهده ميشود ظرفيت برشي نمونههاي گروه دوم بيشتر از گروه اول است. در هر دو گروه با افزايش ارتفاع شيارها ظرفيت برشي نمونه كاهش مييابد. در گروه اول مشاهده ميشود كه افزايش طول ميراگر و دو برابر شدن تعداد شيارها (75/1 برابر شدن تعداد پره ها) باعث افزايش 31/65 درصدي در ظرفيت برشي نسبت به نمونه مشابه ولي با طول كمتر شده است.

همانگونه كه در شكل (7) مشاهده ميشود، در نمونههاي گروه يك با افزايش جابهجايي، قسمتهاي انتهايي نوارها به ترتيب دچار تغييرشكل الاستيك و پلاستيك شده و در نهايت دچار گسيختگي و خرابي ميشوند. در هرسه اين نمونهها اولين گسيختگي در نوارها در جابهجايي 15 ميليمتر مشاهده شده است. در اين ميراگرها تمركز تنش در قسمتهاي انتهايي نوارها رخ داده و قسمتهاي مياني نوارهاي ميرا گر در استهلاك انرژي و پاسخ چرخهاي نقش چنداني نداشتهاند.

در مورد نمونههاي داراي شكاف بيضي، با توجه به اين كه قسمتهاي انتهايي نوارها داراي عرض بيشتري هستند، و اين قسمتها نقش مهمي در تحمل تنشها دارند در نتيجه قسمتهاي بيشتري از نوارها در اين نمونهها در تحمل نيروي برشي و استهلاك انرژي نقش داشته و همچنين اين نمونهها در جابهجاييهاي بالاتري دچار گسيختگي و خرابي ميشوند كه در شكل (7) به روشني قابل ملاحظه است.  در نمونههاي ^DESH1 و ^DESH2 اولين گسيختگي در جابهجايي 20 ميلي متر و در نمونه ^DESH3 اولين گسيختگي در جابهجايي 5/22 ميلي متر مشاهده شد.

4-2- انرژي جذب شده

منظور از انرژي جذب شده، مساحت زير حلقههاي منحني چرخه اي است. انرژي جذب شده تجمعي براي همه نمونهها در سيكلهاي مختلف محاسبه شده و در شكل (8) آمده است.

با مشاهده نمودارهاي انرژي ميتوان دريافت كه نمونههاي داراي شيار بيضي انرژي بيشتري را نسبت به نمونههاي داراي شيار معمولي جذب كردهاند. همچنين در هر دو گروه با فزايش نسبت ^h/b ميزان انرژي جذب شده كاهش يافته است.

در مورد گروه اول، نمونه داراي طول بيشتر بعد از نمونه مرجع، نمونه ^DESH1 و به همراه نمونه ^DESH2 داراي بيشترين انرژي جذب شده تا جابهجايي 15 ميليمتر است. اگر انرژي تجمعي در نقطه نهايي را كه مقدار آن براي همه نمونهها در جدول (4) آمده است مقايسه كنيم در ميابيم كه نمونه ^DESH1 داراي بيشترين انرژي تجمعي و مقدار آن برابر با 23/1 برابر نمونه مرجع است.

4-3- سختي معادل

براي محاسبه سختي موثر مي_ توان از رابطه زير _    استفاده كرد.

K 

i eff,       i max, i max,                                  (1)

پارامترهاي استفاده شده در معادلات 8 و 9 در شكل (9) نشان داده شدهاند. نمودار سختي موثر براي همه نمونهها در شكل (10) آمده است. همچنين سختي اوليه نمونهها در جدول (4) ارايه شده است.

شكل 9. سختي موثر و انرژي چرخهاي در بارگذاري چرخهاي [91] 

سختي اوليه در نمونه مرجع داراي بيشترين مقدار است و سرعت كاهش سختي آن با افزايش جابهجايي، بيشتر از بقيه نمونهها است. در هر دو گروه نمونههاي داراي نسبت ^h/b برابر با 85/4 داراي بيشترين سختي اوليه را دارند و با افزايش ^h/b سختي اوليه كاهش مييابد. در مورد نمونه با طول بيشتر در گروه اول مشاهده ميشود كه افزايش طول ميراگر  باعث افزايش سختي اوليه ميشود. با توجه به شكل (10) به طور كلي سختي موثر نمونههاي گروه دوم بيشتر از نمونههاي گروه اول هستند. سرعت تغيير سختي موثر نمونهها در گروه دوم كمتر از گروه اول است و در بازه جابهجايي 5/2 تا 5/7 ميلي متر ميزان سختي نمونههاي گروه اول به شدت كاهش يافته است.

-4-  شكلپذيري

منظور از شكلپذيري نسبت جابهجايي نهايي (^Du ) به D_yجابهجايي جاري شدگي () است در اين مطالعه با استفاده از دو خطي كردن نمودار پوش مقدار شكلپذيري براي نمونهها محاسبه ميشود. براي دو خطي كردن روشهاي متفاوتي وجود دارد. در اين مطالعه از روش انرژي الاستيك-  پلاستيك مطابق استاندارد^{ASTM E2126-09 [02]} استفاده شده است. جزئيات اين روش در شكل (11) آمده است. منحني دو خطي بايد به گونهاي  رسم شود كه مساحتهاي ^A1 و ^A2 برابر شوند و هركدام از اين مساحتها حداقل مقدار را داشته باشند. در اين

D_y

صورت  (جابهجايي جاري شدگي) به دست خواهد آمد. مقادير جابهجايي نهايي، جابهجايي جاريشدگي و شكلپذيري براي نمونههاي مختلف محاسبه شده و در جدول (4) آورده شده است.

 

5– مقايسه با پيشبينيهاي عددي 

در اين مطالعه، به منظور درستيآزمايي نتايج آزمايشگاهي، تمامي

نمونهها با استفاده از نرمافزار اجزاي محدود (^ABAQUS)  ^[12] مدلسازي شده و منحنيهاي چرخهاي حاصل از آنها به دست آمد. مشخصات مكانيكي فولاد تعريف شده به نرمافزار مطابق با آزمايش كشش استاندارد است.  براي درستيآزمايي از المان ^Shell استفاده شده است. منحني چرخهاي حاصل از مدلسازي عددي يك نمونه از هر گروه به همراه منحني حاصل از مطالعه آزمايشگاهي در شكل (12) آورده شده است. اين شكل نشان ميدهد كه مطالعه عددي و آزمايشگاهي داراي هماهنگي خوبي با  هم هستند.  

در مطالعه آزمايشگاهي خرابي و شكست در قسمتهاي

انتهايي نوارها اتفاق افتاد كه همانگونه كه در شكل (13) مشاهده ميشود در مطالعه عددي نيز در قسمتهاي انتهايي نوارها بيشترين تمركز تنش وجود دارد و خرابي و آسيب در اين نواحي اتفاق افتاده است. با مقايسه نمونهها در شكل (13) ميتوان دريافت كه در نمونههاي داراي شيار بيضي، در قسمتهاي انتهايي نوارها، نواحي گستردهتري نسبت به نمونههاي داراي شيار با عرض يكنواخت داراي حداكثر تنش هست همچنين در ميراگرهاي داراي شكاف بيضي، قسمتهاي مياني نوارهاي ميراگر تنشهاي بيشتري را نسبت به نمونههاي داراي شيار با عرض يكنواخت تجربه كردهاند در نتيجه به علت مشاركت بيشتر قسمتهاي مياني نوارها، توزيع تنشهاي فون ميسز در ميراگر داراي شكاف بيضي نسبت به ميراگر با شكاف معمولي بهتر بوده و موجب بهبود پاسخ چرخهاي ميراگر فولادي شكافدار خواهد شد. 

6- نتيجهگيري

در اين مطالعه، يك عدد ميراگر بدون شكاف و تعدادي ميراگر تسليمي شكافدار با شيارهاي با شكل هندسي متفاوت در دو گروه (با عرض يكنواخت و بيضي شكل) با نسبتهاي مختلفي از طول به عرض پره (^h/b)، ساخته شد و تحت بارگذاري چرخهاي استاتيكي قرار گرفت و خروجيهاي حاصل از آزمايش آنها ارايه شد. همچنين نتايج نمونههاي آزمايش شده به وسيله مطالعه عددي مورد تاييد قرار گرفت. مهم ترين نتا يج به دست آمده به شرح زير است:

 ظرفيت باربري نمونههاي داراي شكاف بيضي به طور متوسط افزايش 76/73 درصدي نسبت به نمونههاي داراي شكاف با عرض يكنواخت داشته و در هر گروه با افزايش نسبت ارتفاع به عرض نوار (^h/b)، ميزان ظرفيت باربري كاهش مييابد.

 ميزان سختي اوليه در نمونه هاي داراي شكاف با عرض يكنواخت كمتر از نمونههاي داراي شكاف بيضي با ^h/b برابر است كه در هر دو گروه نمونه داراي ^h/b برابر با 85/4 داراي بيشترين سختي اوليه است.

• نمونههاي داراي شكاف بيضي انرژي بيشتري را نسبت به نمونههاي داراي شكاف با عرض يكنواخت جذب كردند. در گروه اول و دوم بيشترين انرژي جذب شده براي نمونههاي داراي ارتفاع به عرض نوار (^h/b) برابر با 85/4 است.
• به طور كلي ميزان شكل پذيري در همه نمونههاي داراي شكاف قابل قبول و بالاتر از نمونه مرجع است (ميزان افزايش شكل پذيري حداقل 6/67 درصد ميباشد). ظرفيت تغيير مكاني نيز در نمونههاي گروه دو بيشتر از نمونه هاي گروه يك است.
• افزايش 75 درصدي طول ميراگر در گروه اول باعث افزايش

3/65 درصدي در ظرفيت باربري، افزايش 85/77 درصدي در انرژي جذب شده، افزايش 49/7 درصدي در سختي اوليه و كاهش 56 درصدي مقدار شكل پذيري نسبت به نمونه مشابه خود (^h/bبرابر) شده است.

نتايج مطالعه عددي هماهنگي خوبي با نتايج آزمايشگاهي از خود نشان دادند. استفاده از ميراگر شكافدار با شكاف بيضي نسبت به ميراگر با عرض شكاف ثابت موجب توزيع بهتر تنش هاي فون ميسز در ميراگر و مشاركت بيشتر قسمت هاي مياني نوارها در جذب انرژي شده است.

با توجه به نتايج آزمايشگاهي و عددي به دست آمده از اين مطالعه ميتوان نتيجه گرفت كه استفاده از ميراگرهاي با شكاف بيضي با توجه به عملكرد بهتر از نظر ظرفيت باربري، جذب انرژي، شكل پذيري و ظرفيت تغيير مكاني تاثير چشمگيري در بهبود عملكرد لرزهاي نسبت به ميراگرهاي داراي شكاف با عرض يكنواخت دارد و در اين ميراگرها (با شكاف بيضي) نسبت ارتفاع به عرض شكاف (^h/b) برابر با 85/4 بهترين عملكرد را نسبت به ديگر نسبتهاي  ^h/bاز خود نشان داده است.

اعلام تعارض منافع

نويسندگان اين مقاله اعلام ميكنند كه هيچ نوع تعارض منافعي در اين مقااله وجود ندارد^.

 

مراجع

• Chan RWK, Albermani F. Experimental study of steel slit damper for passive energy dissipation. Eng Struct 2008; 30: 1058–1066.
• Zheng J, Li A, Guo T. Analytical and experimental study on mild steel dampers with non-uniform vertical slits. Earthq Eng Eng Vib

2015; 14: 111–123.

• Teruna DR,         Majid     TA,         Budiono

Experimental Study of Hysteretic Steel Damper for Energy Dissipation Capacity. Adv Civ Eng 2015; 2015: 1–12.

• Zhang C, Zhang Z, Zhang Q. Static and dynamic cyclic performance of a low-yieldstrength steel shear panel damper. J Constr Steel Res 2012; 79: 195–203.
• Deng K, Pan P, Sun J, et al. Shape optimization design of steel shear panel dampers. J Constr Steel Res 2014; 99: 187–193.
• Keykhosravi A, Aghayari R. Evaluating response modification factor (R) of reinforced concrete frames with chevron brace equipped with steel slit damper. KSCE J Civ Eng 2017; 21: 1417–

• Lim W-Y, Kim S. Experimental assessment of seismic vulnerability of precast concrete beam-tobeam connections with steel slit damper. Int J Steel Struct 2017; 17: 1249–1260.
• Lee J, Kim J. Development of box-shaped steel slit dampers for seismic retrofit of building structures. Eng Struct 2017; 150: 934–946.
• Chaofeng Z, Youchun W, Longfei W, et al. Hysteretic mechanical property of low-yield strength shear panel dampers in ultra-large plastic strain. Eng Struct 2017; 148: 11–22.
• Zhang C, Wang L, Sun C, et al. Feasibility of the evaluation of the deformation capacity of the shear panel damper by FEM. J Constr Steel Res 2018; 147: 433–443.
• Mortezagholi MH, Zahrai SM. Proposed

Relationship for Proper Shear Strength of Elliptical Damper Based on Its Geometrical Parameters. Int J Steel Struct 2018; 18: 880–890.

• Lor HA, Izadinia M, Memarzadeh P. Experimental and numerical study of I-shape slit dampers in connections. Lat Am J Solids Struct; 15.

Epub ahead of print 14 November 2018. DOI: 10.1590/1679-78254416.

• Naeem A, Kim J. Seismic performance evaluation of a multi-slit damper. Eng Struct 2019; 189: 332–346.
• Qu B, Dai C, Qiu J, et al. Testing of seismic dampers with replaceable U-shaped steel plates. Eng Struct 2019; 179: 625–639.
• Garivani S, Aghakoochak AA, Shahbeyk S. Introducing Comb-Teeth Yielding Metallic Dampers (In Persian). IQBQ 2015; 15: 199–212.
• Karami mohammadi R, Nasri A, Ghamari H.

Some probable mistakes in the design of geometric configuration of TADAS damper (In Persian). IQBQ 2017; 16: 153–163.

• ASTME8M-04. Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials [Metric].

• ATC-24. Guidelines of Cyclic Seismic Testing on Components For Steel Structures, Applied Technology Council, Redwood City, Calif, USA, https://books.google.com/books?id=hQpZs4k38sE C (1992).
• Ahmadie Amiri H, Najafabadi EP, Estekanchi HE.

Experimental and analytical study of Block Slit Damper. J Constr Steel Res 2018; 141: 167–178.

• Standard test methods for cyclic (reversed) load test for shear resistance of vertical elements of the lateral force resisting systems for buildings. E2126-09.
• Abaqus Theory Manual, Version 6.12 (2012). Dassault Systemes Simulia Corp., Providence, RI, USA.

 

 

Introduction of New Steel Slit Dampers with Elliptical Slit in Bracing

Connection and Comparison with Steel Slit Dampers with Constant

 Slit Width by Experimental and Numerical Study

 

1. Nik Hoosh¹, A. Kafi^2*

 

1. PhD Student, Civil Engineering Department, Semnan University, Semnan, Iran
2. Associate Professor, Civil Engineering Department, Semnan University, Semnan, Iran

 

mkafi@semnan.ac.ir Abstract:

Controlling systems are modern systems of designing structures that have become widely used in the building industry today. One of these control systems is the use of a damper. These systems can be generally categorized into active, inactive, semi-active, and hybrid systems. Among the mentioned systems, the inactive dampers do not require the use of an external power source. Contrary to conventional methods of designing earthquake resistant structures in which major earthquake energy is absorbed by the yielding of specific points of the structure (typically, the ends of the beams and columns in the moment frame systems), in inactive control systems, the major part of this energy is absorbed by certain devices which are called seismic dampers. One of these types of dampers, which can be replaced after damage from large earthquakes, is the Steel Slit Damper (SSD). Steel slit damper is a kind of inactive energy depreciator with behavior dependent on displacement. Steel Slit dampers are mainly made of metal or special alloys that are easily yielded and have an acceptable performance to dissipate energy under severe seismic loads. In these dampers, the blades between the slits dissipate seismic energy by absorbing non-elastic deformations and prevent it from being transferred to the main structural members.

In this study an investigation on experimental behavior of steel slit dampers was performed. One specimen was considered as a reference without any slit, 4 specimens had slit with constant width and cross section but different height and 3 specimens had elliptical slit with constant cross section and different height. Cyclic loading was applied to all the specimens in the form of displacement control and the results of experiments such as load capacity, absorbed energy, stiffness, ductility and damping were presented and compared. In addition a numerical study was performed by finite element software (ABAQUS) and the results showed a good correlation in comparison to experimental results. The experimental study showed that elliptical split dampers had better performance in terms of bearing capacity, ductility and energy absorption, with a mean increase of 73.76%, 15.91% and 129.49%, compared to slit steel dampers with constant width, respectively. A noticeable point about the steel dampers with elliptical slit was that in addition to increasing the bearing capacity, the displacement capacity as well as ductility increased, while in the dampers that have been investigated, the simultaneous increase in load capacity and ductility has not been found. Also in dampers with elliptical slit the more length of slits was participated in energy dissipation, strength and stress tolerance compared to the dampers with constant width. According to the experimental and numerical results obtained from this study, it can be concluded that the use of elliptical slit dampers with respect to the performance in terms of bearing capacity, energy absorption, ductility and displacement capacity, has a significant effect on seismic performance improvement in comparison to dampers with constant slit width. In these dampers (with elliptical slit), the ratio of height to slit width (h/b) equal to 4.85, has shown the best performance compared to other h/b ratios.

 

Keywords: Steel slit damper, Cyclic loading, Elliptical slit, Bracing frame, Finite element.