توسعۀ‌ یک مدل تحلیلی تغییر مکان کنترل برای رفتار چرخه‌ای سازه‌ها با در نظر گرفتن اثرات باریک‌شدگی، کاهش سختی، کاهش مقاومت و لغزش

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه اصفهان

چکیده

ارزیابی و ارائۀ مدل‌های تحلیلی مناسب برای بررسی و پیش‌بینی رفتار چرخه‌ای سازه‌ها همواره مورد توجه محققان و طراحان سازه بوده است. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای نشان دادن رفتار چرخه‌ای سازه‌ها با در نظر گرفتن اثرات کاهندگی شامل باریک‌شدگی، کاهش سختی، کاهش مقاومت و لغزش معرفی شده است. این مدل بر مبنای مدل مستقل می‌باشد، به‌طوری‌که اثر لغزش نیز مورد توجه قرار گرفته است. این مدل براساس یک سیستم تک‌درجه آزادی، چنددرجه آزادی-چندخطی و نیز توسعۀ معادلات دیفرانسیل مشتقات جزئی مرتبط بیان می‌شود. مدل پیشنهادی مشخصات اصلی سیکل‌های چرخه‌ای را با استفاده از پارامتر‌های قابل اندازه‌گیری سازه از طریق آزمایش، نشان می‌دهد. از آن‌جا که معمولاً آزمایشهای رفتار لرزه‌ای صورت‌گرفته بر روی قاب‌های سازه‌ای توسط محققان، به‌صورت تغیییر مکان–کنترل میباشند، لذا برای تطبیق مناسب نتایج تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی، مدل ارائه‌شده به‌صورت تغییر مکان–کنترل نیز توسعه داده شده است. این مدل برای ترکیبات سازه‌ای مختلف با انواع مصالح مختلف از جمله فولاد، بتن و... استفاده می‌گردد. رژیم بارگذاری چرخه ای اعمال شده به مدل براساس روش B استاندارد ASTM E2126-07 می باشد. به‌منظور بهتر نشان دادن عوامل کاهندگی بر رفتار چرخهای سازه و ارزیابی عملکرد مدل ارائه‌شده، مثال‌های متعددی از یک سیستم سازه‌ای ارائه گردیده است. نتایج حاصل، نشا‌ن‌دهندۀ اثر قابل ملاحظۀ هر یک از اثرات کاهندگی بر پاسخ چرخه‌ای انواع سیستم‌های ساز‌ه‌ای می‌باشد. هم‌چنین نشان داده شده مدل اصلاح‌شدۀ تغییر مکان کنترل، تطبیق بهتری با نتایج حاصل از آزمایش‌های تجربی دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Displacement Control Based Analytical Description of Pinching, Sliding, Degrading Hysteretic System

نویسندگان [English]

  • mehran zeynalian
  • mehdi mokhtari
University of Isfahan
چکیده [English]

In this paper, an analytical model is introduced to show the cyclic behavior of the structures, considering degradation phenomena including pinching, stiffness degradation, strength deterioration and sliding effects. This model is based on well-known Mostaghel’s model though some essential modifications as well as sliding effect are also taken into account. This model is developed based on a simple single degree of freedom and multi-degree of freedom multi-linear mechanical systems and developing of partial differential equations. The proposed model includes basic characteristics of the hysteresis cycles that can be easily measured through the experimental tests. It is notable that usually the experiments conducted on the structural members are displacement-control based. Hence, in order to properly implement the analytical model with the experimental results, the proposed model has been developed according to displacement-control. The cyclic loading regime applied to this model is based on standard ASTM E2126-07 method B. In order to demonstrate the degrading phenomena of the hysteresis behavior of the structures, several examples of a structural system are presented to show that the proposed analytical model can provide realistic descriptions of the structural hysteretic performances.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hysteretic Behavior
  • Analytical Model
  • Displacement-Control
  • Pinching, Stiffness Degradation
  • Strength Deterioration
  • Sliding

مراجع

1. Clough, R. W., "Effect of stiffness degradation on earthquake ductility requirements", University of California, Department of Civil Engineering, (1966).
2. Iwan, W. D., "A distributed-element model for hysteresis and its steady-state dynamic response", Journal of Applied Mechanics, vol. 33, p. 893, (1966).
3. Bouc, R., "Modèle mathematique d’hysteresis", Acustica, vol. 24, pp. 16-25, (1971).
4. Baber, T. T. and Noori, M. N., "Random vibration of degrading, pinching systems", Journal of Engineering Mechanics, vol. 111, pp. 1010-1026, (1985).
5. Casciati, F., "Stochastic dynamics of hysteretic media", Structural Safety, vol. 6, pp. 259-269, (1989).
6. Madan, A., Reinhorn, A., Mander, J. and Valles, R., "Modeling of masonry infill panels for structural analysis", Journal of structural engineering, vol. 123, pp. 1295-1302, (1997).
7. Mahin, S. A. and Lin, J., "Construction of inelastic response spectra for single-degree-of-freedom systems", University of California, Earthquake Engineering Research Center, (1984).
8. Mostaghel, N., "Analytical description of pinching, degrading hysteretic systems", Journal of Engineering Mechanics, vol. 125, pp. 216-224, (1999).
9. Mostaghel N. and Byrd, R. A., "Analytical description of multidegree bilinear hysteretic system", Journal of Engineering Mechanics, vol. 126, pp. 588-598, (2000).
10. Sivaselvan, M. V. and Reinhorn, A. M., "Hysteretic models for deteriorating inelastic structures", Journal of Engineering Mechanics, vol. 126, pp. 633-640, (2000).
11. Sivaselvan, M. V. and Reinhorn, A. M., "Lagrangian approach to structural collapse simulation", Journal of Engineering mechanics, vol. 132, pp. 795-805, (2006).
12. Ibarra, L. F. and Krawinkler, H., "Global collapse of frame structures under seismic excitations", Pacific Earthquake Engineering Research Center, (2005).
13. Zeynalian, M., Ronagh, H. and Dux, P., "Analytical description of pinching, degrading, and sliding in a bilinear hysteretic system", Journal of Engineering Mechanics, vol. 138, pp. 1381-1387, (2012).
14. USA., "ASTM-E2126-07. Standard test methods for cyclic (reversed) load test for shearresistance of walls for buildings", ed, (2007).
15. مقدم،حسن، "مهندسی زلزله: مبانی و کاربرد"، تهران، (1387).
16. Deylami, A. and Moslehi Tabar, A., "Effect of column panel zone characteristics on instability of beams with RBS moment resisting connections", Proceedings of 13th world conference on earthquake engineering, (2004).
17. Zeynalian, M. and Ronagh, H., "An experimental investigation on the lateral behavior of knee-braced cold-formed steel shear walls", Thin-Walled Structures, vol. 51, pp. 64-75, (2012).
18. Wolfram Research, I., "Mathematica", vol. Version 9.0, ed. Champaign, Illinois Wolfram Research, Inc., (2012).
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار