مقاله بررسی تغییر مکان نسبی سازه های بلند فلزی با تغییر سیستم مهاربندی در ارتفاع

مقاله بررسی تغییر مکان نسبی سازه های بلند فلزی با تغییر سیستم مهاربندی در ارتفاع

چکیده:

دستورالعمل FEMA  جهت کنترل خسارت در سازه های بلند مقادیر تغییر مکان نسبی سازه ها را محدود نموده است . سازه های فولادی بلند با سیستم مهاربندی، معمولا مهاربند ها به صورت مشخص و بدون تغییر در ارتفاع استفاده می شود و بیشتر تغییرات در پلان سازه می باشد.با توجه به اینکه تحقیقات جدید برروی انواع گوناگون مهاربندی و رفتار لرزه ای سیستمهای ترکیبی در پلان سازه متمرکز است لیکن تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع سازه کمتر مورد بررسی قرار گرفته است.اگر بتوان با تغییر نوع مهاربند در ارتفاع ساختمان، رفتار لرزه ای آنرا بهبود بخشید می توان نسبت به عملکرد لرزه ای آن اطمینان بیشتری حاصل کرد. همچنین می توان نسبت به بهینه نمودن مصرف مصالح فولادی در ساختمانهای فلزی اقدامی جدی نمود . در این مطالعه تعدادی از قابهای خمشی فولادی با ارتفاع های مختلف، پس از بارگذاری و طراحی بر اساس استانداردهای ایران، تحت ۳ زلزله طبس، ناغان و رودسر مورد تحلیل دینامیکی غیر خطی تاریخچه زمانی قرار گرفته و با تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع این قابها و بررسی در حداکثر تغییر مکان نسبی سازه از تحلیل، تراز مناسب جهت تغییر نوع مهاربندی پیشنهاد گردیده است . در انتها نتیجه گردید که تغییر در نوع سیستم مهاربندی در تراز مشخصی از ارتفاع می تواند درکاهش حداکثر تغییر مکان نسبی سازه تحت زلزله موثر باشد .

–

کلمات کلیدی : قابهای مهاربندی شده فولادی ، تغییر نوع مهاربندی در ارتفاع، تحلیل دینامیکی غیر خطی

 –

مقدمه و تاریخچه تحقیقات :

یکی از سیستمهای متداول سازه ای در سازه های بلند فولادی، سیستم دو گانه یا سیستم ترکیبی می باشد . هر یک سیستمهای مهاربندی رفتاری متفاوت در برابر زلزله دارند که به همین سبب  این سیستمها دارای مزایا و معایبی می باشند . طراحی سازه های بلند و همچنین درک درست از رفتار مهاربندی ها جهت اطمینان حاصل کردن از رفتار و عملکرد مناسب دوگانه، بویژه در هنگام زلزله، از اهمیتی خاص برخوردار است . به همین دلیل می بایست در انتخاب نوع سیستم مهاربندی و همچنین چیدمان آن در سازه جهت برآوردن ملزومات آیین نامه ای دقتی خاص نمود . به طورکلی سیستمهای متداول جهت مقاوم نمودن سازه های فولادی در برابر نیروهای جانبی همانند زلزله عبارت است از : قاب خمشی، قاب مهاربندی شده و قاب خمشی مهاربندی شده .

هر یک از این سیستمها با توجه به ارتفاع سازه در برابر نیروهای جانبی دارای مزایا و معایبی  می باشند .

در سیستم قاب خمشی، اتصالات خمشی می بایست سختی لازم جهت ثابت نگهداشتن زاویه میان اعضاء را تحت اثر بار داشته باشند . فواصل آزاد بین ستونها از نظر معماری و تحمل نیرو بلافاصله پس از اجرا از عمده مزایای این نوع قاب شمرده می شود . این سیستم دارای شکل پذیری مناسب ولی سختی محدود می باشد .

قاب مهاربندی شده به عنوان یک سیستم جهت بهبود عملکرد قاب خمشی می باشد به این ترتیب که با حذف عملکرد خمشی و افزودن یک سیستم خرپایی، برش وارد به سازه ناشی از زلزله، توسط اعضای قطری جذب می شوند و به صورت کشش و فشار به سیستم منتقل می گردد . از انواع این سیستم می توان مهاربند X شکل، مهاربند ۷ و ….  را نام برد . قابهای مهاربندی شده به دو صورت همگرا و واگرا می باشند . سختی مهاربندهای همگرا بیشتر از مهاربندهای واگرا می باشد ولی در عوض شکل پذیری مهاربندهای واگرا بیشتر و استهلاک انرژی آنها بیشتر می باشد . سیستم قاب خمشی مهاربندی شده با نامهای سیستم دوگانه یا ترکیبی نیز بکار برده می شود در این سیستم درصدی از نیروی زلزله به مهاربندها و درصدی دیگر به قاب خمشی منتقل می شود . در حقیقت قاب خمشی جهت تحمل نیروهای ثقلی و درصدی از نیروی زلزله تحلیل می شود . به دلیل سختی محدود قابهای خمشی و لزوم کنترل تغییر مکانهای جانبی، کاربرد سیستم مهاربندی همگرا که دارای سختی زیادی می باشد به همراه قاب خمشی دارای امتیازاتی است . اما شکل پذیری سیستم به دلیل کمانش مهاربند قطری محدود  می شود .

اخیرا قاسمی و صفری و ماهری [ ۱ ]  مطالعاتی در رابطه با مکان یابی محل مهاربندها در قابهای فولادی و بهینه یابی محل مهاربندها انجام داده اند که در آن با جابه جا نمودن محل مهاربندها در      ترازهای مختلف و بررسی رفتارهای قابهای متفاوت به نتایجی دست یافته اند . آنها مقدار تنش در المانها، مقدار جابه جایی طبقات، در کشش نیفتادن پی ها، تعداد مهاربند در هر طبقه و نیز از لحاظ معماری، وجود یا عدم وجود مهاربند در دهانه خاص را در نظر گرفتند . برای کنترل مقدار تنش در المانها آنها با کمک از آیین نامه AISC-ASD89 مقدار تنش در روی المانها را به مقادیر تنش مجاز آیین نامه محدود کردند .

برای کنترل اثرات P-Δ و کنترل جابه جایی نسبی در زلزله سطح بهره برداری، جابه جایی نسبی هر طبقه را به ۰۱۵/۰ متر محدود کردند .

از لحاظ معماری به جهت اینکه بعضا به دلیل وجود بازشو در یک دهانه خاص امکان قرار گیری مهاربند در آن دهانه وجود ندارد، وجود بازشو در بعضی دهانه های خاص در طبقه محدود شده است .

ریاحی و عبدلی [ ۴ ] نیز اخیرا مطالعاتی راجع به بهینه سازی موقعیت مهاربندها در قابهای فولادی دو بعدی داشته اند در مطالعه صورت گرفته هدف، تاثیر بهره گیری از تئوری گرافها در تعیین موقعیت مهاربندها در رفتارسازه ای قاب ( مانند تغییر شکل جانبی و یا وزن ) نسبت به حالتهای مهاربندی متداول است . پارامترهای مورد بررسی آنها وزن، تغییر مکان طبقات و نیروی بر کنش یا Uplift، بوده است .

–

فهرست

چکیده: ۱

مقدمه و تاریخچه تحقیقات : ۲

روند انجام پژوهش : ۴

شاخص Drift : 5

ارزیابی زاویه دریفت طبقات سازه های مورد بررسی با تحلیل دینامیکی غیرخطی : ۶

نتیجه گیری : ۱۲

منابع : ۱۴