Estudo numérico de simulação do desempenho sísmico do amortecedor de atrito variável sem pré-carga

LIU Wei ,  

MA Yuhong ,  

ZHAO Guifeng ,  

KONG Sihua ,  

YANG Zhenyu ,  

CHEN Jiachuan ,  

YANG Heng ,  

摘要

Sob a ação de terremotos extremamente raros, o deslocamento horizontal da estrutura aumenta drasticamente, impondo maiores exigências à capacidade de dissipação de energia e ao desempenho de amortecimento ajustável dos dispositivos de amortecimento. Amortecedores por atrito tradicionais geralmente dependem de parafusos pré-apertados que aplicam uma força de pré-carga constante, tornando difícil para a força de atrito se adaptar à intensidade do terremoto, o que limita seu uso em terremotos fortes. Para superar essa limitação, foi proposto um amortecedor de atrito variável sem pré-carga (Non-preload Variable Friction Inerter, NVFI). Análises teóricas e testes quase-estáticos confirmaram que o dispositivo possui características superiores sem necessidade de pré-carga e com ajuste automático da força de amortecimento. Uma unidade de usuário NVFI foi desenvolvida na plataforma ABAQUS e um modelo numérico VUEL-NVFI foi construído. Comparações com soluções numéricas MATLAB sob cargas harmônicas e sísmicas verificaram que a unidade desenvolvida possui alta precisão e estabilidade na simulação da característica de histerese em forma de "borboleta"; essa unidade VUEL foi aplicada a um modelo tridimensional de estrutura de concreto armado de 10 andares para analisar sistematicamente seu mecanismo de amortecimento sob terremotos multiníveis. Os resultados mostraram que a força de amortecimento e a capacidade de dissipação de energia do NVFI aumentam adaptativamente com a intensidade do movimento sísmico; sob a ação de terremotos extremamente raros, o sistema ainda pode controlar efetivamente o deslocamento entre andares, com taxa máxima de redução de vibração de 56,05%, melhorando significativamente o desempenho sísmico da estrutura; a unidade VUEL desenvolvida oferece uma ferramenta confiável para análise de engenharia do NVFI, e seu mecanismo adaptativo de amortecimento possui valor prático significativo e perspectivas de aplicação no projeto estrutural contra colapso sob terremotos extremamente raros.

关键词

amortecedor de atrito variável;sem pré-carga;efeito inercial;desenvolvimento secundário;desempenho sísmico

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