بررسی رفتار میراگر اصطکاکی در مهاربندهای ضربدری در برابر نیروی انفجار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه فسا، فسا، ایران

2 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه آزاد اسالمی، واحد الرستان، الرستان، ایران

3 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه تربت حیدریه، تربت حیدریه، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه عمران، دانشکده مهندسی، موسسه آموزش عالی تابناک المرد، المرد، ایران

چکیده

خطرات متعدد اغلب بر روی پایداری سازه‌ها اثر می‌گذارد و هنگام طراحی و آنالیز سازه باید این نکته در نظر گرفته شود. با افزایش مقاومت لرزه‌ای سازه، مقاومت سازه در مقابل نیروهای دیگر نظیر نیروی انفجار نیز افزایش پیدا می‌کند. یکی از سامانه‌های متداول طراحی ساختمان‌ها در برابر بارهای جانبی استفاده از سامانه مهاربند ضربدری می‌باشد. استفاده از مهاربندهای ضربدری فولادی مجهز به میراگر اصطکاکی می‌تواند میراگری و جذب انرژی بیشتری در مقایسه با مهاربندهای ضربدری فولادی فاقد میراگر داشته باشد و در انفجارهای بزرگ رفتار بهتری از خود نشان دهد. در این مقاله تأثیر مهاربندهای ضربدری دارای میراگر اصطکاکی و فاقد میراگر اصطکاکی در عملکرد سازه بتنی در برابر نیروی انفجار مطالعه شده است. به این منظور جابه‌جایی و تغییرمکان نسبی طبقات در حالت‌های مختلف بارگذاری انفجار محاسبه گردیده است. درنهایت نتایج نشان‌دهنده تأثیر میراگر اصطکاکی در کاهش تغییرمکان جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات می‌باشد؛ به‌طوری‌که در سازه با میراگر در مقایسه با سازه بدون میراگر، تغییرمکان جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات به‌طور چشم­گیری کاهش یافته است. مطالعات نشان می‌دهد اضافه کردن میراگر اصطکاکی به سازه باعث افزایش سختی سازه می‌شود، بنابراین، زمان تناوب سازه کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Friction Damper Behavior in Cross Braces Subjected to Blast Load

نویسندگان [English]

  • S. Ghouhestani 1
  • M. Karkon 2
  • M. Yaghoubi 3
  • S. Khalife 4
1
2
3
4
چکیده [English]

Several hazards often affect the stability of structures, and when designing and analyzing the structure, this should be considered. With increasing seismic strength of the structure, the strength of the structure increases against other forces, such as the explosion force. One of the most commonly used building design systems for lateral loads is the use of a cross bracing system. Using cross braces with friction damper can have more damping and energy absorption compared to cross braces without friction damper; it will behave better in big bangs. In this paper, the effect of cross braces with a friction damper and no friction damper on the performance of concrete structures against explosive force has been studied. For this purpose, the displacement and relative displacement of the floors in different modes of loading of the explosion have been calculated. Finally, the results show the effect of friction damper on reducing lateral displacement and relative displacement of the floors, so that in the structure with the damper compared with the structure without a damper, the lateral displacement and relative displacement of the floors significantly decreased. Studies show that adding a friction damper to the structure increases the stiffness of the structure, so the frequency of the structure is reduced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blast Load
  • Cross Brace
  • Friction damper
  • Opensees
[1]     Bangash, M. Y. H. “Shock, Impact and Explosion”; Springer Berlin, Heidelberg, London, 2009.##
[2]     Ngo, T.; Mendis, P.; Gupta, A.; Ramsay, J. “Blast Loading and Blast Effects on Structures, an Overview”; EJSE. Special Issue: Loading on Structures, Uni. Melbourne, Australia, 2007, 7, 76-91.##
[3]     TM, 5-1300. “The Design of Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; US Department of the Army, Navy and Air Force, Washington DC, 1990.##
[4]     Unified Facilities Criteria, UFC 3-340-02. “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; US Department of Defense, Washington DC, 5 December 2008.##
[5]     Pall, A. S.; Marsh, C. “Response of Friction Damped Braced Frames”; Journal of Structural Division, ASCE. 108, 9, 1313-1323, 1982.##
[6]     Baker, W. E.; Cox, P. A.; Westine, P. S.; Kulesz, J. J. “Explosion Hazards and Evaluation”; Elsevier Scientific Publishing Company. New York, 1983.##
[7]     Rouzsky, N. “Blast-Resistance Control Buildings”; Structural Safety. 5, 253-266, 1988.##
[8]     Ian, D. A.; Douglas, K.; Adrew, S. W.; James, M. K. “Testing of Passive Energy Dissipation Systems”; Earthquake Spectra. Vol. 9, NO. 3, Earthquake Engineering Research Institute California. August, 1993.##
[9]     Mualla, I. H.; Belev, B. “Performance of Steel Frames with a New Friction Damper Device under Earthquake Excitation”; J. of Eng. Struct. 24, 365–371, 2002.##
[10]  Mualla, I. H.; Nielsen, L.O.; Belev, B.; Liao, W. I.; Loh, C. H.; Agrawal, A. “Numerical Prediction of Shaking Table Tests on a Full Scale Friction Damped Structure”; 12th European Conference on Earthquake Engineering, London, UK, 2002.##
[11]  Bing, L.; Tso-Chien P.; Anand, N. “A Case Study of the Effect of Cladding Panels on the Response of Reinforced Concrete Frames Subjected to Distant Blast Loadings”; Nucl. Eng. Des. 239, 455-469, 2009.##
[12]  Yasser, E. I.; Mostafa, A. I.; Marwa, N. “Response of Reinforced Concrete Frame Structures under Blast Loading”; Procedia Eng. 171, 890-898, 2017.##
[13]  Zubair I. S.; Osama A. M.; Kumail M.; Manish K. “Performance of Earthquake-resistant RCC Frame Structures under Blast Explosions”; Procedia Eng. 180, 82-90, 2017.##
[14]  Yang, D.; Xiaoran, S.; Hai-Tao Z. “Probabilistic Progressive Collapse Analysis of Steel Frame Structures against Blast Loads”; J. of Eng. Struct. 147, 679-691, 2017.##
[15]  Iranian National Building Code, Part 21, Passive Defense, Tehran (Iran), Ministry of Housing and Urban Development, 2012 (In Persian).##
[16]  Nourizadeh, A.; Izadifard, R. A. “Performance of Reinforced Concrete Frame Designed According to Iranian Earthquake Code, Subjected to Blast Loading”; Adv. Def. Sci. Tech. 3, 169-181, 2016. (In Persian).##
[17]  Standard No. 2800. “Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings”; 4th Revision, Building and Housing Research Center, Tehran, 2013, (In Persian).##
[18]  Shiravand, M. R.; Shabani, M. J. “Behavior of the Special Moment Frames and Braced Frames in Steel Structures under Blast Loadings”; Adv. Def. Sci. Tech. 2, 109-114, 2013. (In Persian).##
[19]  Kamgar, R.; Shams, Gh. R. “Effect of Blast Load in Nonlinear Dynamic Response of the Buckling Restrained Braces Core”; Adv. Def. Sci. Tech. 1, 107-118, 2017. (In Persian).##
[20]  FEMA427.; “Primer for Design of Commercial Buildings to Mitigate Terrorist Attacks”; Federal Emergency Management Agency, December 2003, Chapter 4, 1-10.##
[21]  FEMA426.; “Reference Manual to Mitigate Potential Terrorist Attacks against Building”; Federal Emergency Management Agency, December 2003, Chapter 4, 1-20.##
[22]  Bangash, N. Y. H.; Bangash, T.; “Shock, Impact and Explosion”; Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 388-393, 2009.##
[23]  ISC.; “Facts for Steel Buildings, Blast and Progressive Collapse”; American Institute of Steel Construction, 1-13, 2004.##
[24]  Richard, L. J. “Survivability of Steel Frame Structures Subject to Blast and Fire”; Journal of Constructional Steel Research, Vol. 64, Pages 854-866, 2008.##
[25]  Ngo, T.; Mendis, P.; Gupta, A.; Ramsay, J. “Blast Loading and Blast Effects on Structures-An Overview”; The University of Melbourne, Australia. EJSE Special Issue: Loading on Structures, 76-91, 2007.##
[26]  Seabold, R. H. “Dynamic Shear Strength of Reinforced Concrete Beams, Part II”; Naval Civil Engineering Laboratory, Port Hueneme, California, 1967.
Vahedi, J. “Investigation of the effect of passive dampers on controlling the response of frames against explosive loading”, Master of Science (MSc), Urmia Uni, 2007.  (In Persian).##