Fulltext

Finite Element Analysis Of A Friction Pendulum Bearing Base Isolation System For Earthquake Loads

التحليل بالعناصر المحددة لنظام العزل بقاعدة بندول الاحتكاك للأحمال الزلزالية

Israa Khudhair AL-Shimmari --- Zuhair Abd Hacheem

Journal of Engineering مجلة الهندسة
ISSN: 17264073 25203339 Year: 2010 Volume: 16 Issue: 3 Pages: 5315-5336
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

Base isolation systems have become a significant element of a structural system to enhance reliability during an earthquake. One type of base isolation system is Friction Pendulum Bearing in which the superstructure is isolated from the foundation using specially designed concave surface and bearing to allow sway under its own natural period during the seismic events. This study presents the finite element analysis of Friction Pendulum System (FPS) of a multi-story building and without base isolation, subjected to two real different earthquakes (El Centro & Loma Prieta) by use engineering program (ETABS Nonlinear version 9.5). Comparing with the available experimental data, the application of the current model gives close prediction. It has been shown that as a result of isolation, base shear acting are reduced considerably. A parametric study dealing with the coefficient of friction µ (0.08,0.15 and 0.25) and radius of concave surface R (40 in, 80 in and 400 in) to study the base shear and the displacement of Friction Pendulum System. Overall the base isolated system showed a significant improvement in dynamic response of the model structure by reducing the base shear and increasing the damping of the system.

أصبحت أنظمة العزل القاعدي من العناصر الهامة في تعزيز فاعلية المباني إثناء الهزات الأرضية. واحد هذه الأنظمة هو نظام العزل بقاعدة بندول الاحتكاك الذي يقوم بعزل المبنى عن أساسة ويستخدم تصميم خاص لتقعر سطح قاعدة الاستناد ويسمح بالتأرجح بفترة طبيعية أثناء حدوث الزلزال.تقدم هذه الدراسة تحليل العناصر المحددة للمبنى متعدد الطوابق غير معزول و معزول بنظام العزل بقاعدة بندول الاحتكاك معرض لزلزالان حقيقيان مختلفين(El Centro & Loma Prieta) باستخدام برنامج هندسي (ETABS Nonlinear version 9.5) وقورنت مع النتائج العملية المتوفرة حيث أعطا النظام المستخدم نتائج متقاربة و كما لوحظ كنتيجة للعزل, انخفاض كبير بقوة قص القاعدة. وتم أخذ ثلاث قيم مختلفة لكل من معمل الاحتكاك µ (0.08, 0.15 & 0.25) و نصف قطر التقعرR( 40 in, 80 in & 400 in) لدراسة القص القاعدي وإزاحة نظام بندول الاحتكاك. وقد أظهرت النتائج إن لنظام بندول الاحتكاك تحسين هام عنده الاستجابة الحركية لنموذج المبنى بتقليل القص القاعدي وزيادة إخماد المبنى.

Keywords

Base-isolated --- friction pendulum --- finite element --- earthquake --- seismic isolation bearings