عنوان پایان‌نامه
ارزیابی سیستم‌های جداساز پایه مجهز به آلیاژهای حافظهدار
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی زلزله
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1818;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59661
- تاریخ دفاع
- ۰۷ مرداد ۱۳۹۰
- دانشجو
- شقایق الوندی
- استاد راهنما
- مهدی قاسمیه
- چکیده
- اغلب سیستم‌های مستهلک کننده انرژی دارای محدودیت‌هایی از قبیل عمر مفید، ناپایداری در تغییرشکل‌های بزرگ، نگهداری، پیچیدگی نصب، جابجایی‌های ماندگار پس از زلزله‌های قوی، احتیاج به تعویض و اعمال تغییر در هندسه سازه پس از وقوع زلزله می‌باشند. هدف اصلی از این پایان‌نامه بررسی به‌کارگیری آلیاژهای حافظهدار شکلی در جهت غلبه بر این محدودیت‌ها و ارائه سیستم نوین لرزه‌ای می‌باشد. در مرحله نخست صحت‌سنجی مدل‌سازی دو سازه 3 و 9 طبقه فولادی، المان‌های جداساز الاستومری و آلیاژ حافظهدار شکلی در نرم‌افزار Opensees انجام شده است. در گام بعدی حساسیت سیستم لرزه‌ای نوین معرفی شده به سختی المان SMA بررسی شده و برای این‌که از خواص میرایی و فوق الاستیک آلیاژ به‌صورت همزمان استفاده شود، سیم‌های SMA یه‌صورت پیش‌کشیده درآمده‌اند. سپس حساسیت سیستم به درصد مشارکت المان SMA فوق الاستیک پیش کشیده و المان SMA با رفتار حافظه شکلی بررسی گردید. در این تحقیق جهت بهبود نتایج، آلیاژ حافظهدار شکلی بر پایه آهن معروف به Ferrous SMA معرفی شده است. این آلیاژ به‌دلیل دارا بودن محدوده کرنش فوق الاستیک بیشتر از %13، ظرفیت اتلاف انرژی بسیار بالایی داشته و قابلیت بازگشت‌پذیری زیادی در بارگذاری و باربرداری از خود نشان می‌دهد. در انتها نیز تحلیل تاریخچه زمانی با انتخاب این آلیاژ در ترکیب با جداساز الاستومری انجام شده است. خواص منحصر به فرد Ferrous SMA شامل امکان رسیدن به رفتار هیسترزیس مطلوب با ترکیب بازگشت‌پذیری و استهلاک انرژی موجب کنترل جابجایی پایه سیستم می‌گردد. این دستگاه نوین با کنترل مناسب جابجایی موقعیت اولیه سازه را حفظ کرده و با قرار دادن آستانه‌ای برای نیروی منتقل شده به سازه فوقانی، نیروها را نیز به‌خوبی کنترل می‌کند. این جداسازها تقاضای لرزه‌ای سازه را به مقدار کمی افزایش می‌دهند، ولی به دلیل خاصیت فوق ارتجاعی و بازگشت‌پذیری آلیاژ حافظهدار شکلی، هیچ نوع تغییرشکل ماندگار در سازه باقی نمی‌گذارد. به همین دلیل احتمال ناپایداری این نوع جداسازها در حین زلزله و لزوم تعویض آن‌ها بعد از زلزله وجود ندارد.
- Abstract
- Seismic isolation system is an example of passive control system that effectively improves the performance of structures. This research discusses the seismic performance of a elastomeric base isolation system which provide the combined features of vertical load support, horizontal flexibility and energy absorbing capacity, utilizing shape memory alloys that provides re-centering force and additional damping in the system. Also this research compares the effect of such alloys with memory effect and/or superelasticity (with pre-straining) in base isolated structure. To provide such comparison, a nonlinear structural model has been developed on some benchmark control problems and some health monitoring evaluation criterias are used. The benchmark structures are modeled using Opensees (3 and 9 stories). Results show that ferrous SMA wire, FeNiCuAlTaB, with 13.5% superelastic strain and 2% prestraining is the best choice to be used in SMA-NRBs subjected to high shear strain amplitudes. The smart base isolation utilizes the different responses of shape memory alloys at several levels of strain to control the displacements of the rubber bearing and base shear at excitation level. Furthermore the proposed based isolation systems has enhanced performance in terms of response reduction and re-centering capacity.
