Year 2021, Volume 19 , Issue 1, Pages 35 - 40 2021-05-02

Effects of Hybrid Seismic Damper on Energy Absorption Capacity
Hibrit Sismik Sönümleyicinin Enerji Emilimi Üzerindeki Etkilerin İncelenmesi

Yağmur ERSAN [1] , Ayşen BAĞBAŞI [2] , Bahman PAYGOZAR [3] , Şehram DİZECİ [4]


In this article, the hybrid seismic damper is introduced, and its efficiency is investigated according to the size of the gap between two energy absorption systems (internal system and external system). These systems, which are connected to each other with the aid of an arm, have different diameter and thicknesses. At the same time, the function of the arm is to involve the internal system for the situations with high displacement. The main purpose of this study is to deform the rings and increase the energy absorption capacity by using a secondary mechanism called the internal system, while covering the same area within the support system of the structures. For this purpose, numerical simulation was performed in ABAQUS / Explicit, a commercial finite element package. The models examined in the study have the same size in all parts of the damper, except for the gap size of the arm. To investigate the effects of this parameter on the load-displacement curves and then the amount of energy absorbed, four different gap sizes were considered in the models, including 0, 5, 10 and 15 mm. It has been observed that this parameter is really effective in absorbing energy because the cavity size controls the activation time of the internal system and then the inner tube also starts to dissipate energy. This can increase the controllability of the proposed systems as a key factor in the design procedure. By reducing the gap size from 15 mm to 0 mm, it was observed that the amount of energy absorbed increased by 34% with the fully activated system.
Bu makalede, hibrit sismik sönümleyici tanıtılarak iki enerji soğurma sistemi, (iç sistem ve dış sistem) arasındaki boşluğun boyutuna göre verimliliği incelenmiştir. Birbirlerine bir kol yardımı ile bağlı olan bu sistemler tercih edilen çap ve kalınlıktadır. Aynı zamanda kolun işlevi yüksek deplasman olan durumlarda iç sistemi harekete dahil etmektir. Bu çalışmanın temel amacı, yapıların destek sistemi içinde aynı alanı kaplarken, iç sistem adı verilen ikincil bir mekanizma kullanarak halkaları genişletmek ve içindeki alanı arttırmaktır. Bu amaçla, ticari bir sonlu eleman paketi olan ABAQUS / Explicit'te sayısal simülasyon gerçekleştirilmiştir. Çalışmada incelenen modeller, kolun boşluk boyutu dışında damperin tüm kısımlarında aynı büyüklüktedir. Bu parametrenin yük-deplasman eğrileri ve ardından emilen enerji miktarı üzerindeki etkilerini araştırmak için modellerde 0, 5, 10 ve 15 mm dahil olmak üzere dört farklı boşluk boyutu dikkate alınmıştır. Bu parametrenin, boşluk boyutunun iç sistemin devreye girme süresini kontrol ettiği ve ardından iç tüpün de enerjiyi dağıtmaya başladığı gerekçesiyle enerjinin emilmesinde gerçekten etkili olduğu gözlemlenmiştir. Bu, tasarım prosedüründe kilit bir faktör olarak önerilen sistemlerin kontrol edilebilirliğini artırabilir. Boşluk boyutunu 15 mm'den 0 mm'ye düşürerek tam devreye giren sistem ile emilen enerji miktarının %34 arttığı görülmüştür.
  • A. Cheraghi, S.M. Zahrai, Innovative multi-level control with concentric pipes along brace to reduce seismic response of steel frames, Journal of Constructional Steel Research, 127, 120-135 (2016)
  • B. Hosseini Hashemi, E. Moaddab, Experimental study of a hybrid structural damper for multiseismic levels, (2017)
  • B. Paygozar, S.A. Dizaji, Investigating Energy Absorption Accessible by Plastic Deformation of a Seismic Damper Using Artificial Neural Network, Procedia Structural Integrity, 21, 138–145 (2019)
  • B. Paygozar, M.A. Saeimi Sadigh, Improved Energy Absorption Mechanism: Expansion of Circular Tubes by Rigid Tubes During the Axial Crushing, Journal of Failure Analysis and Prevention, 18(1), 174-182 (2018)
  • C.-H. Lee, J. Kim, D.-H. Kim, J. Ryu, Y.K. Ju, Numerical and experimental analysis of combined behavior of shear-type friction damper and non-uniform strip damper for multi-level seismic protection, Engineering Structures, 114, 75-92 (2016)
  • J.P. Judd, I. Marinovic, M.R. Eatherton, C. Hyder, A.R. Phillips, A. Tola Tola, F.A. Charney, Cyclic tests of all-steel web-restrained buckling-restrained brace subassemblages, Journal of Constructional Steel Research, 125, 164-172 (2016)
  • J. Yan, S. Yao, P. Xu, Y. Peng, H. Shao, S. Zhao, Theoretical prediction and numerical studies of expanding circular tubes as energy absorbers, International Journal of Mechanical Sciences, 105, 206-214 (2016)
  • M. Boostani, O. Rezaifar, M. Gholhaki, Introduction and seismic performance investigation of the proposed lateral bracing system called “OGrid”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18(4), 1024-1041 (2018)
  • M.D. Symans, F.A. Charney, A.S. Whittaker, M.C. Constantinou, C.A. Kircher, M.W. Johnson, R.J. McNamara, Energy Dissipation Systems for Seismic Applications: Current Practice and Recent Developments, Journal of Structural Engineering, 134(1), 3-21 (2008)
  • M.J. Haji Rajabi, M.S. Karimi, M.A. Kafi, A new model for beam rigid connection to double Ishaped column's web, Journal of Constructional Steel Research, 127, 204-220 (2016)
  • M. Rezai, H.G.L. Prion, P. Timler, Pilot Testing of Fuse Details for HSS Bracing Members, Dept. of Civil Engineering, University of British Colombia, Vancouver, Canada, (1999)
  • S. Maleki, S. Mahjoubi, Dual-pipe damper, Journal of Constructional Steel Research, 85, 81-91 (2013)
  • T. Balendra, M.T. Sam, C.Y. Liaw, Design of earthquake-resistant steel frames with knee bracing, Journal of Constructional Steel Research, 18(3), 193-208 (1991)
  • T.T. Soong, B.F. Spencer Jr, Supplemental energy dissipation: state-of-the-art and state-of-the practice, Engineering Structure 24, 243–259 (2002)
Primary Language tr
Subjects Engineering, Mechanical
Journal Section Araştırma, Geliştirme ve Uygulama Makaleleri
Authors

Orcid: 0000-0001-7602-9166
Author: Yağmur ERSAN
Institution: TED ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0002-0337-0408
Author: Ayşen BAĞBAŞI
Institution: TED ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0001-8492-5497
Author: Bahman PAYGOZAR
Institution: TED ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0001-7256-2991
Author: Şehram DİZECİ (Primary Author)
Institution: TED üniversitesi
Country: Turkey


Supporting Institution TED Üniversitesi
Project Number T-18-B2021-33021
Thanks Yazarlar ÖDTÜ Malzeme Test Labratuvarı ve TED Üniversitesi Araştırma, Teknoloji ve İnovasyon Direktörlüğü' ne Teşekkur etmektedirler.
Dates

Application Date : October 27, 2020
Acceptance Date : May 2, 2021
Publication Date : May 2, 2021

Vancouver Ersan Y , Bağbaşı A , Paygozar B , Dizeci Ş . Hibrit Sismik Sönümleyicinin Enerji Emilimi Üzerindeki Etkilerin İncelenmesi. Makina Tasarım ve İmalat Dergisi. 2021; 19(1): 35-40.