28132

طراحي و بهينه‌سازي سيستم‌هاي قاب مهاربندي فولادي بلندمرتبه داراي حركت گهواره‌اي چندگانه

كارشناسي ارشد

عمران گرايش سازه

1401-1402

1401/12/21

دكتر وحيد بروجرديان

دكتر اسماعيل محمدي ده چشمه

عمران

به‌منظور كاهش اثرات مودهاي بالاتر در سيستم گهواره‌اي، اضافه كردن مفصل گهواره‌اي ثانويه در ارتفاع سازه رايج است. محل بهينه مفصل ثانويه و مقدار بهينه پارامترهاي طراحي كابل و ميراگر به علت بازتوزيع نيروهاي داخلي بين صفحات گهواره‌اي، چالش‌برانگيز است. در اين پژوهش قاب مهاربندي فولادي دوگهواره‌اي داراي تعداد طبقات 12، 18 و 24 با استفاده از روش برهم‌نهي مودال اصلاح‌شده، طراحي شده است. سپس نتايج روش ارائه‌شده با نتايج تحليل تاريخچه زماني غيرخطي مقايسه شده است. پس‌ازآن محل مفصل ثانويه در هر طبقه تغيير مي‌يابد تا محل بهينه براي حداقل كردن برش، لنگر واژگوني، حداكثر شتاب طبقه و جابه‌جايي نسبي طبقه، تعيين شود. برش به نمايندگي از نيروي محوري مهاربند، لنگر واژگوني به نمايندگي از نيروي محوري ستون، حداكثر شتاب طبقه و جابه‌جايي نسبي طبقه به نمايندگي از خسارت به اجزاي غير سازه‌اي هستند. قاب‌هاي موردبررسي تحت سه مجموعه شتاب‌نگاشت‌هاي دور از گسل، نزديك گسل و نزديك گسل با پالس قرار مي‌گيرند. نتايج نشان مي‌دهد، قرار دادن مفصل در 50% ارتفاع در تمام موارد باعث حداقل شدن هر چهار تقاضا مي‌شود. هم‌چنين لنگر واژگوني بيشترين حساسيت را به محل مفصل ثانويه دارد و تغييرات مجموع آن به نحوي با برش و حداكثر شتاب طبقه همبستگي دارد. سپس قاب‌ها با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي ازدحام ذرات (PSO) با تغيير پارامترهاي طراحي كابل و ميراگر و حداقل شدن لنگر واژگوني داراي رفتار بهينه در برابر زلزله مي‌شوند. در فرآيند بهينه‌سازي ملاحظه شد ميراگر قاب با سختي و تنش تسليم كمتر از طراحي و كابل با نيروي پيش تنيدگي كمتر مي‌تواند از طريق افزايش دوره تناوب داراي كاهش حداكثر %29 لنگر واژگوني و %22 برش بشود. اگرچه با حفظ محدوديت‌ها مقدار دريفت ميان طبقه آن افزايش مي‌يابد.

1402/01/28

Design and optimization of high-rise multiple rocking steel braced frame systems

3/11/2024 12:00:00 AM

In order to reduce the effects of higher modes in the rocking system, it is common to add a secondary rocking joint at the height of structure. The optimal location of the secondary joint and the optimal value of the design parameters of the cable and damper are challenging due to the redistribution of internal forces between the rocking blocks. In this research, the bi- rocking steel frame with 12, 18 and 24 floors has been designed using the modified modal superposition method. Then results of proposed method has been compared with nonlinear time history analysis. After that, the location of the secondary joint in each floor is changed to determine optimal location to minimize the shear, overturning moment, peak floor acceleration and interstory drift. Shear represents brace axial force, overturning moment represents column axial force, peak floor acceleration and drift represent damage to non-structural components. Three sets of ground motion considered for studied frame including Far-Field (FF), Near-Field-Pulse (NF-Pulse), and Near-Field-no-Pulse (NF-No Pulse). The results show that placing the joint at 50% height in all cases minimizes all four demands. Also, the overturning moment is most sensitive to the location of the secondary joint, and its total changes are somehow correlated with the shear and peak floor acceleration. Then, using the PSO algorithm, by changing the design parameters of the cable and damper and Minimization of overturning moment the frames have optimal behavior against earthquakes. In the optimization process, it was observed that the frame damper with less stiffness and yield stress than the design and less prestressing force of cables can have a maximum reduction of 29% in overturning moment and 22% in shear by increasing the period. Although by considering the limits, the amount of interstory drift increases.

سيستم دوگهواره‌اي , روش برهم‌نهي مودال اصلاح‌شده , بهينه‌سازي با الگوريتم PSO , جابجايي پسماند , حداكثر شتاب طبقه

Bi-rocking system , Optimization with PSO algorithm , Residual inter-story drift , Peak floor-acceleration , Modified modal superposition method

mohammad taghi rafiei mohammadi

Vahid Broujerdian