Seismic performance of friction damped braced frames

Abstract

Friction-damped braced frames are a type of structural system that utilizes friction between two surfaces to dissipate energy and reduce seismic forces on the structural components of buildings. These frames consist of diagonal braces connected to the beams and columns of a building, with friction dampers inserted as a part of the brace. The objective of this study is to investigate and improve the seismic behavior of moment-resisting frame structures by employing friction-damped braces. The analysis methods utilized in this study include time history analysis and pushover analysis. The research involves a comparative analysis of three different framing systems: moment-resisting frame (MRF), braced frame (BF), and friction-damped braced frame (FDBF). The comparison is based on evaluating different parameters such as top displacement, story drifts, shear forces, and base shear values. Two moment-resisting frames were selected in this investigation. The first frame comprises four stories with four bays, while the second frame consists of nine stories with five bays. Using time history analysis and pushover analysis, the seismic performance of the framing systems is thoroughly examined and compared. This comprehensive evaluation provides insights into the advantages and limitations of each framing system in terms of their response to seismic excitations. The results demonstrate that friction-damped braces can effectively improve the seismic performance of buildings and provide valuable insights into the design and optimization of such systems.

Sürtünme tipi sönümleyici deprem etkisi ile oluşacak enerjiyi sönümleyerek yapıda oluşacak deprem kaynaklı kuvvetlerin etkilerini azaltmak için iki yüzey arasındaki sürtünmeyi kullanan yapısal bir cihazdır. Bu cihazlar bir çapraz elemanla birlikte moment aktaran çerçeve sistemlere bağlanır ve yük aktarımını bu şekilde gerçekleştirir. Bu çalışmanın amacı, sürtünme tipi sönümleyici cihazların moment aktaran çelik çerçeve sistemler üzerindeki davranışına etkisini incelemektir. Bu çalışmada doğrusal olmayan statik itme ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemleri kullanılmıştır. Kıyalasmalar için literatürden 4 ve 9 katlı iki adet moment aktaran çelik çerçeve seçilmiştir. Yapılara önce sürtünme tipi sönümleyici ve ardından çapraz eleman eklenmiştir. Yapılan araştırmalarda maksimum tepe yer değiştirmesi, maksimum kat kesme kuvvetleri, göreli kat ötelenme oranları ve taban kesme kuvvetleri incelenmiştir. Sonuçlar, yapıların sismik performansının etkili bir şekilde iyileştirebileceğini ve bu tür sistemlerin tasarımı ve optimize edilmesi konusunda değerli bilgiler sunabileceğini göstermektedir.