ارزیابی دقت رابطه پیشنهادی FEMA-356 برای محاسبه نسبت میرائی مؤثر میراگرهای ویسکوز و ویسکو الاستیک

کرباسچی, محمد ابراهیم; انوار, سید احمد

doi:10.22060/ceej.2017.11416.5045

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

تعداد نشریات	7
تعداد شماره‌ها	399
تعداد مقالات	5,389
تعداد مشاهده مقاله	5,288,209
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	4,882,948

	ارزیابی دقت رابطه پیشنهادی FEMA-356 برای محاسبه نسبت میرائی مؤثر میراگرهای ویسکوز و ویسکو الاستیک
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
مقاله 6، دوره 50، شماره 2، خرداد و تیر 1397، صفحه 303-314 اصل مقاله (652.6 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2017.11416.5045
نویسندگان
محمد ابراهیم کرباسچی^* ¹؛ سید احمد انوار²
¹دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران
²دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی، بخش مهندسی راه، ساختمان و محیط زیست
چکیده
به منظور بررسی دقت رابطه پیشنهادی FEMA-356در مقایسه با رابطه تحلیلی محاسبه نسبت میرایی معادل سازه ها با میراگرهای ویسکوز و ویسکو الاستیک، معادله دینامیکی حرکت تحت ارتعاش پایه هارمونیک برای ساختمان های برشی با تعداد طبقات دو تا دوارده برای حالات منظم و نامنظم توزیع جرم در ارتفاع، با استفاده از روش های عددی حل شده است.افزون بر آن، حالت هائی نیز در نظر گرفته شده که میراگرها در طبقات محدودی از ساختمان قرار داده شده و ارزیابی دقت رابطه FEMA-356در این حالات صورت گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داده که خطای رابطه FEMA-356در مقایسه با روش تحلیلی در ساختمانهای منظم برای میراگرهای ویسکوز در محدوده یک تا سه درصد و برای میراگرهای ویسکوالاستیک در محدوده یک تا 17درصد، با فرض نسبت سختی میراگر به سختی جانبی طبقه برابر ده درصد، می باشد که با کاهش این نسبت سختی به پنج درصد، خطای میراگرهای ویسکوالاستیک در کمترین حالت، به حدود دو درصد کاهش می یابد. همچنین نشان داده شده که بی نظمی جرمی سازه در ارتفاع برای میراگرهای ویسکوز تاثیر قابل ملاحظه ای بر دقت رابطه ندارد در حالی که برای میراگرهای ویسکوالاستیک موجب افزایش قابل ملاحظه خطا می گردد .
کلیدواژه‌ها
میراگر ویسکوز؛ میراگر ویسکوالاستیک؛ FEMA-356؛ ارتعاش پایه هارمونیک؛ نسبت میرایی معادل؛ بی نظمی جرمی در ارتفاع
موضوعات
دینامیک سازه؛ دیوار برشی ، مهاربندها و میراگرها؛ رفتار لرزه ای سازه فلزی
عنوان مقاله [English]
Evaluating Accuracy of FEMA-356 Proposed Equation for Effective Damping Ratio for Viscous and Visco-elastic Dampers
نویسندگان [English]
Mohammad Ebrahim Karbaschi¹؛ S .A. Anvar²
¹Department if Civil and Environment Engineering, School of Engineering, Shiraz university, Shiraz, Iran
²Department if Civil and Environment Engineering, School of Engineering, Shiraz university, Shiraz, Iran
چکیده [English]
The use of dampers for retroftting and reducing seismic induced vibrations of structures is rising. Among all types of dampers, viscous and visco-elastic dampers are extensively used for buildings. Adding dampers increases equivalent damping ratio of structure which decreases displacement and member stresses. FEMA-356 has proposed an equation for calculating equivalent damping ratio of shear buildings with added dampers, based on the frst mode of vibration. In the present research, the goal was to study the accuracy of FEMA-356 formula for evaluating equivalent damping ratio with dampers as compared with the theoretical one. For the latter, the calculation is based on the hysteresis force-displacement response of the dampers. For obtaining hysteresis response, dynamic equation of motion of 2 to 12 stories 2D shear buildings equipped with viscous and visco-elastic dampers subjected to harmonic base excitation were solved. Both regular and mass distributed in height irregular structures with added dampers at all levels were considered. In addition to that, dampers were considered at random stories of the buildings and accuracy of equivalent damping ratios of FEMA-356 were evaluated. This study has shown that for viscous dampers, error of FEMA-356 formula in comparison with theoretical formula for viscous dampers would be in the range of 1 to 3 percent and for visco-elastic ones in which stiffness ratio of visco-elastic dampers to story shear stiffness is 10 percent, would be in the range of 1 to 17 percent. When the stiffness ratio is decreased to 5 percent, the error would decrease to 2, in the worst case. Also, it has been shown that mass irregularity in the height of the buildings increases the maximum error from 17% to 58% for viscoelastic dampers; no signifcant effect for viscous dampers. Moreover, addition of dampers in random stories of buildings up to six stories would increase error of FEMA-356 formula about 42 and 50 percent, respectively, for viscous and visco-elastic dampers.
کلیدواژه‌ها [English]
Viscous damper, Visco-elastic damper, FEMA-356, Harmonic base excitation, Equivalent damping ratio
سایر فایل های مرتبط با مقاله 254_2__1532432110.pdf
مراجع
[1] Z. Liang, G. C. Lee, G. F. Dargush, J. Song, Structural damping-application in seismic response modifcation, CRC Press, 2006. [2] R. D. Hanson, C. Xia, and Y. F. Su, Design of supplemental damping device for buildings, Earthquake engineering, Tenth world conference, Balkema, Rotterdam (1992). [3] J. S. Hiwang, Seismic design of structures with viscous dampers, International training programs for seismic design of structures by National center for research on earthquake engineering, Taiwan,2002. [4] F. Sadek, B. Mohraz, M. Riley, Linear procedure for structures with velocity-dependent dampers, Journal of Structural Engineering, 126 (2000) 87-895. [5] Building Seismic Safety Council (BSSC), Prepared by the NEHRP guidelines for the seismic rehabilitation of buildings, FEMA 273 Report, Washington, D.C., U. S. A., 1997. [6] S. A. Mousavi, A. Ghorbani-Tanha, Optimum placement and characteristics of velocity-dependent dampers under seismic excitation, Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 11(3) (2012) 403-414. [7] J. Scheller, U. Starossek, A versatile active mass damper for structural vibration control, Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, Leuven, Belgium (2011). [8] A. Yahyaabadi, S. M. Zahrai, Studying rooftop damper frame in braced structures under near and far feld earthquake excitations, Amirkabir Journal of Science & Research (Civil & Environmental Engineering), 41(1) ( 2008) 1- 11 [9] M. Mohebbi, H. Rasouli Dabbagh, S. Moradpour,Seismic vibration control of nonlinear structures using semiactive tuned mass dampers, Amirkabir Journal of Science & Research (Civil & Environmental Engineering), 46(2) ( 2014) 41- 43 [10] J. Kang, H.Tagawa, Seismic performance of steel structures with seesaw energy dissipation system using ﬂuid viscous dampers, Journal of Engineering Structures, 56 (2013) 431–442. [11] S. M. Zahrai, S. A. Mousavi, Suitable energy dissipation device for private typical buildings with poor seismic performance”, Journal of Seismology and Seismic Engineering, 14(2) (2012) 131-143. [12] K. S. Kumar, C. A. Jeyasehar, K. Muthumania, A design methodology for supplemental damping for seismic performance enhancement of frame structures, Asian Journal of Civil Engineering, 13(5) (2012) 659-678. [13] I. D. Aiken, D. K. Nims, A. S. Whittaker , J. M. Kelly, Testing of passive energy dissipation systems, Earthquake Spectra, 9(3) (1993) 335-370. [14] ASCE, Pre-standard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings, Prepared by the American Society of Civil Engineering, Published by the Federal Emergency Management Agency, FEMA 356 Report, Washington, DC., U. S. A., 2000. [15] R. K. Goel: Seismic response study of asymmetric systems with linear and nonlinear ﬂuid viscous dampers, Report No. CP/SEAM-2002/06, California Polytechnic State University, U.S.A. , 2002. [16] ATC-55, Improvement of Nonlinear Static Analysis Procedures, Prepared by the Applied Technology Council for the Building Seismic Safety Council, Published by the Federal Emergency Management Agency, FEMA 440 Report, Washington, DC., U. S. A. , 2005. [17] J. L. Hummar: Dynamic of Structures, Second Edition, A.A.Balkema, Publisher,Tokyo, Japan, 2001.[18] A. K. Chopra: Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, Prentice Hall, New Jersey, U.S.A. 1995. [19] Iranian code of practice for seismic resistant of buildings, standard No.2800-5 (Third edition), BHRC publication No. S-253, 2005. [20] M. S. Williams, A. Blakeborough, B. Wu, Static and real-time dynamic testing of passive dissipation devices, 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada (2004). [21] Y. C. Fung:Foundations of solid mechanics, PrenticeHall, Englewood cliffs, N. J., U.S.A. 1965. [22] G. V. Berg: Elements of structural dynamics, PrenticHall, New Jersey, U.S.A., 1989.
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,692 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,113

سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب

پیوندهای مفید

آمار

ارزیابی دقت رابطه پیشنهادی FEMA-356 برای محاسبه نسبت میرائی مؤثر میراگرهای ویسکوز و ویسکو الاستیک