فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

معرفی جداساز لرزه‌ای خرک - پاندولی و بررسی تحلیلی کارایی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد مهاباد، دانشگاه آزاد اسلامی، مهاباد، ایران
2 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه مدیترانه شرقی، فاماگوستا، قبرس شمالی
3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد مهاباد، دانشگاه آزاد اسلامی، مهاباد، ایران
چکیده
در این پژوهش سیستم جداساز لرزه­ای جدیدی با تکیه بر رفتار پاندولی معرفی و پیشنهاد شده است. این سیستم از میله­هایی به شکل هندسی خرک تشکیل شده است که محل اعمال بار بر آنها در بخش زیرین خرک با بخش نشیمن غلتان در قسمت فوقانی خرک فاصله قابل توجهی دارد. این فاصله که در واقع طول پاندول می‌باشد باعث می‌گردد که پریود طبیعی ساختمان جداسازی شده به‌راحتی قابل افزایش به مقادیری بیش از 2 ثانیه بشود و در نتیجه شتاب ورودی به ساختمان به‌صورت قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد. جهت بررسی عملکرد سیستم پیشنهادی در جداسازی لرزه­ای سازه­ها ابتدا معادلات حرکت جسم صلب جداسازی شده با استفاده از جداساز پیشنهادی برحسب زاویۀ دوران پاندول استخراج شد. ازآنجاکه رفتار سیستم غیرخطی هندسی می­باشد، با استفاده از معادله لاگرانژ و استخراج انرژی پتانسیل و جنبشی سیستم و همچنین تغییرات کار ناپایستار انجام شده معادله دیفرانسیل جسم صلب و سازه یک‌درجه‌آزاد جداسازی شده با سیستم جداساز پیشنهادی استخراج گردید. با استفاده از روش رانگ کوتا و کدنویسی در نرم‌افزار MATLAB پاسخ سیستم تحت رکوردهای مختلف در دو حالت جداسازی شده و جداسازی نشده استخراج و نتایج با یکدیگر مقایسه شد. سازه­های مورد بررسی در این پژوهش سیستم جرم متمرکز روی جداساز و قاب یک طبقه رو جداساز بودند که تحت رکوردهای با فرکانس بالا، متوسط و پایین تحریک شدند. نتایج بررسی­ها نشان داد که به‌کارگیری این سیستم جداساز در تمامی رکوردهای فرکانس بالا، متوسط و پایین به‌طور متوسط باعث 70 درصد کاهش در مقادیر بیشینۀ شتاب مطلق، برش پایه و دریفت طبقات شده است و همچنین جابه‌جایی در تراز جداساز به‌طور متوسط 40 سانتی‌متر بوده است و با افزایش طول پاندول از 2 به 52 یا 3 متر شتاب مطلق سیستم جداسازی شده بیشتر کاهش می­یابد..
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Albin, M., & Pillon, D.B. (1984). U.S. Patent No. 4,462,955. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
Azizi, A., Barghian, M., Hadidi, A., & Yaghmaei-Sabegh, S. (2024). Investigation of structures’ seismic behavior when using the “pendulum column” as an isolator. Asian Journal of Civil Engineering, 25(3), 2355-2366.
Barghian, M., & Shahabi, A. (2007). A new approach to pendulum base isolation. Structural Control and Health Monitoring: The Official Journal of the International Association for Structural Control and Monitoring and of the European Association for the Control of Structures, 14(2), 177-185.
Beirami Shahabi, A., Zamani Ahari, G., & Barghian, M. (2020). Base isolation systems–A state of the art review according to their mechanism. Journal of Rehabilitation in Civil Engineering, 8(2), 37-61.
Buckle, I.G., & Mayes, R.L. (1990). Seismic isolation: history, application, and performance—a world view. Earthquake Spectra, 6(2), 161-201.
Foti, D. (2019). Rolling devices for seismic isolation of lightweight structures and equipment. Design and realization of a prototype. Structural Control and Health Monitoring, 26(3), e2311.
Foutch, D.A., Gambill, J.B., & Garza-Tamez, F. (1993). Investigation of a seismic base isolation system based on pendular action. Civil Engineering Studies SRS-578.
Ginell, W.S. (1988). A pendulum: type base isolation system. In Proceedings of the 1st International Seminar on Modern Principles in Conservation and Restoration of Urban and Rural Cultural Heritage in Seismic-Prone Regions. Skopje, 383-386.
Helary, J.L.E., & Grenon, P. (1987). U.S. Patent No. 4,687,174. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
Hosseini, M., & Soroor, A. (2011). Using Orthogonal Pairs of Rollers on Concave Beds (OPRCB) as a base isolation system—part i: analytical, experimental and numerical studies of OPRCB isolators. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 20(8), 928-950.
Hosseini, M., & Soroor, A. (2013). Using orthogonal pairs of rollers on concave beds (OPRCB) as a base isolation system—part II: application to multi‐story and tall buildings. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 22(2), 192-216.
Jangid, R., & Londhe, Y. (1998). Effectiveness of elliptical rolling rods for base isolation. Journal of Structural Engineering, 124(4), 469-472.
Kelly, J.M. (1979, August). A seismic base isolation: a review. In Proceedings of the 2nd US National Conference on Earthquake Engineering, 823-837.
Kelly, J.M. (1986). A seismic base isolation: review and bibliography. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 5(4), 202-216.
Lu, L., Hu, Y., & Zhang, H. (2019). Shaking table tests for base-suspended pendulum isolation structures. Journal of Vibration and Shock, 38(5), 71-79.
Oka, R. (1932). Base Isolation Device for Structures. Japanese Patent, (95076).
Shahabi, A.B., Ahari, G.Z., & Barghian, M. (2019). Suspended Columns for Seismic Isolation in Structures (SCSI): A preliminary analytical study. Earthquakes and Structures, 16(6), 743-755.
Tayaran, A., & Hosseini, M. (2015a). Derivation of Equation of Motion for the Pillow-Shape Seismic Base Isolation System. Journal of Structural Engineering and Geo-Techniques, 5(3), 33-40.
Tayaran, A., & Hosseini, M. (2015b). Pillow-shape base isolation system and its seismic behavior. Journal of Structural Engineering and Geo-Techniques, 5(2), 25-34.
Zayas, V.A., Low, S.A., Bozzo, L., & Mahin, S.A. (1989). Feasibility and Performance Studies on Improving the Earthquake Resistance of New and Existing Buildings Using the Friction Pendulum System. Berkeley, CA, USA: Earthquake Enginee.

  • تاریخ دریافت 30 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 10 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1404