کنترل خسارت زلزله با استفاده از اتصالات خمشی مجهز به میراگر های ویسکوپلاستیک

سازه های فلزی در مناطق لرزه خیز جهت تأمین معیارهای سختی، مقاومت و شکل پذیری در برابر نیروهای زلزله طراحی می شوند. سختی سازه جهت محدود ساختن خسارت در اعضای غیرسازه ای و هم چنین کاهش اثرات مرتبه دوم باید تا اندازه مناسبی بزرگ باشد. مقاومت کافی اعضای سازه جهت انتقال ایمن نیروها و ممان های ایجاد شده در سازه ضروری است. شکل پذیری مناسب سازه نیز منجر به استهلاک انرژی ورودی زلزله و در نتیجه کاهش نیروهای زلزله می گردد. جذب انرژی در این نوع سازه ها از طریق ایجاد تغییر شکل های غیرالاستیک در محل های خاصی که مفاصل پلاستیک نامیده می شوند صورت می گیرد. از طرفی ترمیم چنین خسارت هایی بعد از زلزله بسیار پر هزینه، زمان بر و در مواردی غیر ممکن است. با توجه به اهمیت سرعت ترمیم سازه ها و مقاوم سازی آن ها جهت مقابله با زلزله های آتی، ایده استفاده از سیستم های کنترل خسارت در سازه ها مطرح شده است. سیستم های کنترل غیرفعال جزء متداول ترین و ارزان ترین سیستم های کنترل خسارت هستند. در این سیستم ها جذب انرژی ورودی زلزله در وسایل مخصوصی که رفتار هیسترزیس پایدار و مناسبی دارند متمرکز میگردد. انواع مختلفی از میراگرهای انرژی، توسعه داده شده و در سازهها استفاده شدهاند. در این تحقیق میراگر ویسکوپلاستیک جدیدی توسعه داده شده است که از خواص مصالح ویسکوالاستیک و تسلیم مصالح فلزی جهت استهلاک انرژی بهره می برد. میراگر پیشنهادی ، دارای سرعت نصب و ترمیم بسیار بالایی بعد از تجربه یک زلزله قوی توسط سازه می باشد. با به کارگیری این میراگر در اتصالات خمشی تیر به ستون تا حد بسیار زیادی می توان از توسعه تغییرشکل های غیرالاستیک در اعضای اصلی سازه مثل تیر و ستون جلوگیری نمود. این در حالی است که سختی، مقاومت و ظرفیت استهلاک انرژی در سیستم پیشنهاد شده نسبت به اتصالات خمشی متداول در حد قابل قبولی باقی می ماند. جهت اطمینان از رفتار مناسب میراگر تحت بارهای چرخه ای، نمونه ای از میراگر ساخته و مورد آزمایش قرار گرفته است. در دو نمونه از این آزمایش ها جهت تعیین رفتار لایه لاستیکی، میراگر فاقد اعضای مستهلک کننده فلزی بوده است. دو نمونه مسلح به اعضای تسلیم شونده فلزی (موسوم به هسته های فولادی) از جنس های فولاد نرمه ساختمانی و فولاد زنگ نزن از نوع a304l نیز تحت تغییرشکل های چرخه ای مورد آزمایش قرار گرفته است. در هر مورد پاسخ میراگر به صورت منحنی های نیرو- تغییر شکل استخراج و ارائه گردیده است. سپس جهت تعیین رفتار اتصالات مجهز به چنین میراگرهایی، جزئیات شبیه سازی اجزا محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس ارائه شده و مطالعه پارامتری بر روی آن انجام گردیده است. در هر نمونه اجزا محدودی منحنی های ممان- زاویه تغییر مکان نسبی طبقه و انرژی اتلاف شده در سیستم ارائه شده است. مشخص شده است که با استفاده از سیستم اتصال پیشنهادی می توان با حفظ سختی، مقاومت و شکل پذیری سازه از ایجاد تغییر شکل های غیر الاستیک در اعضای اصلی سازه جلوگیری نمود. در کنار این رفتار مناسب امکان اصلاح تغییر شکل های نسبی طبقه و هم چنین سرعت ترمیم بالای سیستم اتصال پیشنهادی، قابلیت های بالایی جهت استفاده در سازه های فولادی فراهم می آورد.