Displacement-based Performance Design of Structures Equipped with Viscous Damper

نوروزوند, مهسا and محبی, دکتر محتشم and شاکری, دکتر کاظم (2019) Displacement-based Performance Design of Structures Equipped with Viscous Damper. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
New Microsoft Word Document.pdf

Download (2MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: An effective design approach should be capable to achieve a predictable and desirable performance level under design earthquakes. To this end, direct displacement-based design (DDBD) as one of performance-based design approaches has been proposed. This method has been developed for designing different structural systems and control systems such as fluid viscous damper (FVD). The seismic performance assessment of frames equipped with linear FVD, which have been designed using the DDBD method shows that the designed frame can achieve the desirable performance level. However, this design method leads an over-design because the average value of drift ratios under different earthquake records is significantly less than the target limit. Hence, this design method can not be considered as an effective design approach for structures equipped with FVD. In this study to solve the drawback of over-design, a modified version of DDBD has been proposed for designing steel moment-resisting frames equipped with FVD that in this method, the effect of higher modes and difference between spectral velocity and pseudo-spectral velocity have been implemented. This proposed design method has been also extended for the structures equipped with nonlinear FVD. Research method: for evaluating the proposed DDBD method, different steel moment-resisting frames with heights of 4, 8 and 12 stories equipped with linear and nonlinear FVDs have been designed using the proposed method. The designed frames have been then subjected to different earthquake records that have been scaled such that the average of their spectral accelerations is matched to the design spectrum. Findings: The results show that in the steel moment-resisting frames equipped with linear FVD designed using the DDBD method, the average value of drift ratios under test earthquake records is significantly less than the target limit. Hence, this design method can not be considered as an effective design approach for structures equipped with FVD while evaluating the seismic performance of steel moment-resisting frames designed using the proposed modified DDBD shows that the average value of drift ratios under test earthquake records is close to the target limit. The similar results have been also found in the frames equipped with nonlinear FVD which have been designed using the proposed DDBD method. Therefore it can be concluded that the drawback of over-design has been solved and the proposed modified DDBD method can be considered as an effective approach for designing the steel moment-resisting frames equipped with linear and nonlinear FVDs. Conclusion: the results of this research show that for effectively designing the steel moment-resisting frames equipped with FVD using DDBD method, considering the effect of higher modes and difference between spectral velocity and pseudo-spectral velocity in the design process is essential.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: طراحی عملکردی بر پایه¬ی جابجایی سازه¬های مجهز شده به میراگر ویسکوز
Persian Abstract: هدف: روش طراحی کارآمد سازه باید بتواند دست‌یابی به سطح عملکرد مطلوب و مورد نظر را تحت زلزله‌های طراحی برآورده سازد. روش طراحی براساس جابجایی مستقیم از جمله روش¬های طراحی براساس عملکرد می¬باشد که برای این منظور پیشنهاد شده است. این روش برای طراحی انواع سیستم¬های سازه¬ای و سیستم¬های کنترل همچون میراگر ویسکوز سیال خطی توسعه داده شده است. عملکرد لرزه‌ای سازه‌های مجهز شده به میراگر ویسکوز سیال خطی که با استفاده از روش طراحی براساس جابجایی مستقیم پیشنهاد شده در پژوهش‌های پیشین طراحی شده‌اند، نشان می‌دهد که سازه‌های طراحی شده هدف عملکردی مورد نظر را برآورده ساخته‌اند. البته این قاب‌های خمشی فولادی خیلی دست بالا طراحی شده‌اند زیرا که دریفت طبقات به طور قابل توجهی کمتر از مقدار دریفت هدف می‌باشد. بنابراین این روش طراحی را نمی‌توان به عنوان روش طراحی کارآمدی برای طراحی قاب‌های خمشی فولادی مجهز به میراگر ویسکوز سیال در نظر گرفت. در این پژوهش برای حل مشکل دست بالا بودن طراحی‌ها، روش اصلاح شده‌ای از روش طراحی براساس جابجایی مستقیم به¬منظور طراحی سازه¬های مجهز شده به میراگر ویسکوز سیال پیشنهاد شده است که در این روش تاثیر اثر مودهای بالاتر و اختلاف بین شبه سرعت طیفی و سرعت طیفی نیز در فرآیند طراحی اعمال می‌شود. همچنین روش طراحی پیشنهاد شده برای طراحی سازه‌های مجهز به میراگر ویسکوز سیال غیرخطی نیز توسعه داده می‌شود. روش‌شناسی پژوهش: برای ارزیابی روش طراحی پیشنهاد شده در این پژوهش، قاب‌های خمشی فولادی مجهز شده به میراگر ویسکوز سیال خطی و غیرخطی با تعداد طبقات 4، 8 و 12 طبقه با استفاده از این روش، طراحی شده‌اند. سپس سازه‌های طراحی شده تحت زلزله‌های سازگار با طیف طراحی قرار گرفته و دست‌یابی به هدف عملکرد مورد نظر، مورد بررسی قرار گرفته است. یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان می¬دهد که در قاب¬های خمشی فولادی مجهز به میراگر ویسکوز سیال خطی که با استفاده از روش طراحی براساس جابجایی مستقیم طراحی شده¬اند، متوسط مقدار تغییر مکان نسبی بین طبقات تحت زلزله¬های ارزیابی به طور قابل توجهی کمتر از مقدار دریفت هدف می¬باشد. از این رو این روش طراحی را به لحاظ اقتصادی نمی¬توان به عنوان روشی کارآمد برای طراحی قاب¬های خمشی فولادی مجهز به میراگر ویسکوز سیال در نظر گرفت، در حالیکه نتایج ارزیابی عملکرد قاب‌های خمشی طراحی شده با استفاده از روش اصلاح شده¬ی پیشنهادی تحت زلزله‌های مختلف نشان می‌دهد که مقدار دریفت طبقات سازه نزدیک به مقدار دریفت هدف بوده است. همچنین نتایج مشابهی در قاب‌های خمشی مجهز شده به میراگر ویسکوز سیال غیرخطی که با استفاده از این روش طراحی شده‌اند، مشاهده شده است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که مشکل دست بالا بودن طراحی‌های صورت گرفته حل شده و روش طراحی پیشنهاد شده را می‌توان به عنوان روشی کارآمد برای طراحی سازه‌های مجهز به میراگر ویسکوز سیال خطی و غیرخطی در نظر گرفت. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که برای طراحی کارآمد قاب‌های خمشی فولادی مجهز شده به میراگر ویسکوز سیال با استفاده از روش طراحی براساس جابجایی مستقیم، در نظر گرفتن اثرات مود‌های بالاتر و همچنین اختلاف بین شبه سرعت طیفی با سرعت طیفی در فرآیند طراحی ضروری می‌باشد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
محبی, دکتر محتشمUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
شاکری, دکتر کاظمUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering > Department of Civil Engineering
Date Deposited: 10 Jul 2019 07:26
Last Modified: 10 Jul 2019 07:26
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7734

Actions (login required)

View Item View Item