ارزیابی عملکرد لرزه‌ای و بهینه‌سازی قاب‌های فولادی مجهز به میراگر ویسکوز بر مبنای طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان

Abstract

روش‌های متعارف طراحی لرزه‌ای عمدتاً بر تأمین مقاومت سازه در برابر نیروهای ناشی از زلزله استوار هستند، در حالی که کنترل مستقیم تغییرشکل و دستیابی به سطح عملکرد هدف، نقش تعیین‌کننده‌ای در ارزیابی خسارت لرزه‌ای دارد. در این پژوهش، یک چارچوب یکپارچه برای طراحی مستقیم مبتنی بر تغییرمکان (DDBD) قاب‌های فولادی مجهز به میراگرهای ویسکوز ارائه و عملکرد آن با روش متداول طراحی مبتنی بر نیرو (FBD) و روش DDBD بدون میراگر مقایسه شده است. در چارچوب پیشنهادی، سهم میرایی ویسکوز میراگرها و میرایی هیسترتیک معادل سازه به صورت هم‌زمان در فرآیند طراحی لحاظ شده و یک ضریب اصلاح ۰٫۷۵ برای تبدیل مؤثر میرایی ویسکوز به میرایی هیسترتیک معادل در چارچوب پژوهش در نظر گرفته شده است. همچنین، فرآیند بهینه‌سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم NSGA-III برای انتخاب هم‌زمان پارامترهای سازه و میراگرها به کار گرفته شده است. مطالعه موردی بر روی یک قاب فولادی هشت‌طبقه انجام شده و تحلیل‌های پوش‌آور، تاریخچه زمانی غیرخطی و تحلیل دینامیکی افزایشی برای ارزیابی عملکرد استفاده شده‌اند. نتایج نشان داد که سازه بهینه‌شده نسبت به سازه مرجع FBD، حدود ۳۹ درصد کاهش در حداکثر دریفت بین‌طبقه‌ای، ۲۵ درصد کاهش در برش پایه و ۴۶ درصد کاهش در شاخص آسیب‌پذیری دارد. همچنین سطح شتاب متناظر با رسیدن به حد ایمنی جانی حدود ۷۱ درصد افزایش یافت و هزینه اولیه طرح بهینه‌شده حدود ۹٫۵ درصد کمتر گزارش شد. این نتایج نشان می‌دهد که تلفیق DDBD، میراگرهای ویسکوز و بهینه‌سازی چندهدفه می‌تواند راهکاری مؤثر برای کنترل تغییرشکل و بهبود عملکرد لرزه‌ای قاب‌های فولادی باشد