سیستم هیبریدی دو هسته گهواره ای خود محور

در فلسفه طراحی لرزه‌ای مرسوم، رفتار پلاستیک در اعضای سازه‌ای خاص برای به دست آوردن ایمنی زندگی و جلوگیری از فروپاشی سازه در اثر زلزله مجاز است [1]، [2]. با این وجود، این فلسفه ممکن است منجر به تغییر شکل دائمی غیرقابل قبول پس از زمین لرزه های قوی شود که باعث خسارات اقتصادی گسترده می شود. در زلزله کرایست چرچ 2011 [3]، [4]، صدها سازه ساختمانی که در طول زلزله زنده مانده بودند بر اساس تصمیمات پس از زلزله به دلیل آسیب دائمی شدید تخریب شدند و هزینه های بازسازی و بازیابی بیش از 40 میلیارد دلار نیوزیلند بود. 5]. بر اساس بررسی های پس از زلزله، مک کورمیک و همکاران. [6] 0.5٪ را به عنوان حد باقیمانده رانش بین طبقه (RID) برای تصمیم تخریب پس از زلزله توصیه می کند.

در دهه های اخیر، مطالعات مختلفی برای افزایش قابلیت تعمیر سازه پس از زلزله با کنترل RID ها انجام شده است [10]، [11]. سیستم‌های سازه‌ای خود‌مرکز تأیید شده‌اند که در کاهش RIDهای در معرض زلزله کارآمد هستند. مفهوم اصلی ساختارهای خود محوری، ترکیب مکانیسم‌های اتلاف انرژی و خود محوری برای ایجاد رفتار هیسترتیک پرچم‌دار برای حذف RID است. برای دستیابی به قابلیت های خود محوری در مطالعات گذشته سازه‌های خودمرکز مختلفی از جمله سیستم‌های قاب دیوار گهواره‌ای خود مرکزی [20]، [21]، قاب‌های مهاربندی گهواره‌ای کنترل‌شده خود مرکزی [22، [23]، [24]، [25] توسعه یافتند. ، هسته های تکان دهنده خود محور [26]، قاب‌های مقاوم در برابر گشتاور خودمرکز [27]، [28]، [29]، [30]، قاب‌های مهاربندی شده متحدالمرکز [31]، [32]، قاب‌های مهاربندی‌شده برون‌مرکز خود محور [33] و خود ساختارهای دیوار برشی مرکزی [34]، [35]، [36]. در مطالعات گذشته تایید شده است که سازه خود محور می تواند با کنترل موثر RID ها تحت زلزله های قوی به ظرفیت عالی برای جلوگیری از فروپاشی سازه و جلوگیری از تخریب پس از زلزله دست یابد. روش پیشرفته مبتنی بر جابجایی باقیمانده [8]، [9] اخیرا توسط Hu و همکاران توسعه داده شده است. بهبود قابلیت تعمیر سازه های ساختمانی پس از زلزله با استفاده از اعضای خود محور. او و همکاران [37] همچنین مزایای سازه های خود محور را در کاهش تلفات لرزه ای ناشی از آسیب دائمی برجسته کردند. با این حال، کیو و ژو [32] خاطرنشان کردند که پاسخ‌های حالت بالاتر سازه‌های خود محور نسبت به قاب‌های مهاربندی شده با کمانش (BRBFs) مهم‌تر است و چالش‌هایی را برای طراحی ساختمان برای جلوگیری از تمرکز رانش بین طبقاتی ایجاد می‌کند. علاوه بر این، بررسی‌های هو و وانگ [38] نشان داد که قاب‌های مهاربندی شده خود محور پاسخ‌های شتاب مطلق کف بالاتری نسبت به BRBF دارند که منجر به آسیب‌های غیرسازه‌ای شدید حساس به شتاب‌های کف مطلق می‌شود. بر اساس HAZUS [39]، آسیب محتویات ساختمان به شتاب مطلق طبقه حساس است و مقدار محتوای ساختمان معمولاً بالاتر از مقدار اجزای سازه است. بر این اساس، کاهش پاسخ‌های شتاب مطلق طبقات سازه‌های خودمحور برای به دست آوردن مزایای چرخه عمر بهتر، ضروری و حیاتی است [40]، [47]، [63].

جدای از کنترل حداکثر دریفت های بین طبقه ای (MID) و RID ها، نحوه کنترل شتاب مطلق طبقه سازه های خودمحور توجه زیادی را در جوامع دانشگاهی و مهندسی در سال های اخیر به خود جلب کرده است [64]. بررسی‌های گذشته نشان می‌دهد که میرایی متناسب با سرعت میراگرهای ویسکوالاستیک یا ویسکوز می‌تواند به طور موثر شتاب‌های ساختاری را کنترل کند [65]. بنابراین، ترکیب یک مکانیسم خود مرکزی و میرایی متناسب با سرعت ممکن است یک راه امیدوارکننده برای توسعه ساختارهای خود مرکزی با عملکرد بالا با کنترل همزمان MID ها، RID ها و شتاب های مطلق کف باشد. کیتایاما و کنستانتینو [41]، [42] دستگاه های خود مرکزی سیال را با ترکیب مکانیسم میرایی چسبناک و خود مرکزی توسعه دادند. زو و همکاران [43] میراگرهای چسبناک خود محور را برای افزایش عملکرد سازه تحت زلزله پیشنهاد کرد. هو و همکاران [44] هسته های گهواره ای هیبریدی خود مرکزی را با دستگاه های هیبریدی خود مرکزی متشکل از فنرهای اصطکاکی و دمپرهای چسبناک توسعه دادند. به جای توسعه دستگاه‌های جدید که ساختار آنها معمولاً پیچیده است، وارد کردن مستقیم میرایی متناسب با سرعت به سازه‌های خود محور، راهی آسان‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای توسعه سیستم‌های ساختاری هیبریدی خود محور خواهد بود. هو و همکاران [45] قاب های مهاربندی شده خود محور هیبریدی را با ترکیب دمپرهای چسبناک و مهاربندهای SMA توسعه دادند. هو و همکاران [46] دریافتند که میرایی متناسب با سرعت می تواند به طور موثر ارتعاش حالت بالاتر سازه های خود محور را کنترل کند، که منجر به واکنش های شتاب کف کمتر می شود. هو و ژو [47] مزایای چرخه زندگی عالی تر ساختارهای خود محوری هیبریدی را نسبت به ساختارهای خود محور معمولی برجسته کردند. روش طراحی مبتنی بر جابجایی اوج به کمک یادگیری ماشین و شتاب کف به دنبال پیشنهاد هو و همکاران بود. [64]. با الهام از روش شناسی، این مقاله قصد دارد سیستم های هیبریدی خودمرکز دو هسته گهواره ای (HSDRC) را برای انتخاب بالقوه سیستم های سازه ای مقاوم لرزه ای با کارایی بالا با معرفی میرایی متناسب با سرعت به هسته های گهواره ای دوگانه اتلاف انرژی خود محوری پیشنهاد کند. SEDRCs) [48].

این مقاله بر توسعه سیستم HSDRC جدید، بررسی رفتار غیرخطی سیستم‌های HSDRC، توسعه روش طراحی عملکرد برای سیستم‌های HSDRC، و برجسته کردن مزایای سیستم HSDRC تمرکز دارد. برای این منظور، رفتار مورد انتظار سیستم های HSDRC برای اولین بار در بخش 2 توضیح داده شده است. یک روش طراحی مبتنی بر جابجایی مستقیم (DDBD) در بخش 3 برای دستیابی به رفتار غیرخطی مورد انتظار HSDRC پیشنهاد شده است. چهار سیستم HSDRC در بخش 4 با استفاده از روش توسعه‌یافته DDBD طراحی شده‌اند. برای برجسته کردن مزایای سیستم های HSDRC در مقایسه با سیستم های SEDRC، دو سیستم SEDRC نیز طراحی شده است. دینامیک غیرخطی در بخش 5 برای بررسی عملکرد سیستم های طراحی شده در برابر زلزله انجام شده است. در نهایت، نتایج و محدودیت های این تحقیق در بخش 6 ارائه شده است.