بخشی از مقاله
چکیده
پایداري و قابلیت باربري در سازههاي که در حوزه نزدیک گسل قرار دارند به دلیل ماهیت زلزله هاي نزدیک گسل که در مدتزمان کم، نیروي جانبی زیادي را به سازه وارد میکنند از اهمیت به سزاي برخوردار میباشند؛ بنابراین لازم است تمهیدات و نگرشی متفاوت در طراحی آنها نسبت به سازههاي مستقر در فاصله دور از گسل مدنظر قرار گیرد. یکی از عوامل تأثیرگذار بر بازتاب غیرخطی سازه، نوع سیستم مقاوم جانبی میباشد که در این مقاله با بهرهمندي از قابلیتهاي مهاربند کمانش تاب در آرایش واگرا - BRBF-E - تلاش شده است تا توزیع انرژي مستهلک شده در ارتفاع متاثر از نوع زلزله و اندازه طول تیر پیوند ارزیابی گردد. مدلها در چهار تیپ طبقاتی 3، 8، 12 و 18 طبقه بوده و هر تیپ طبقاتی داراي 4 عملکرد براي تیر پیوند بوده 2 - عملکرد برشی با طول تیر پیوند 50 و 80 سانتیمتر، یک عملکرد خمشی با طول 125 سانتیمتر و یک عملکرد خمشی با طول 250 سانتیمتر - است. تحلیل تاریخچه زمانی بر روي قابها با استفاده از 14 رکورد زلزله نزدیک گسل و 14 رکورد زلزله دور از گسل به کمک نرمافزار OpenSees انجام گردید. نتایج نشان میدهد با افزایش طول تیر پیوند - از 50cm به 80 cm ،از80 cm به 125cm واز125 cm به - 250 cmدر قابها ي BRBF-E، میزان استهلاك انرژي در زلزلههاي نزدیک به طور میانگین 1/6 و زلزلههاي دور از گسل بهطور میانگین 1/8 برابر با تغییر عملکرد تیر پیوند افزایش پیدا می کند. میزان انرژي مستهلکشده در زلزلههاي نزدیک گسل بهطور میانگین تا 2 برابر بیشتر از زلزلههاي حوزه دور از گسل میباشد. بعلاوه میزان انرژي مستهلکشده در قاب با مهاربندي BRBF-E در زلزله هاي نزدیک گسل نسبت به قاب EBF بهطور میانگین تا 25 درصد بیشتر میباشد.
-1مقدمه
روش طراحی در آییننامههاي موجود - استاندارد 2800 ویرایش - 4 بر اساس طراحی بر مبناي نیرو است. این روش مبتنی بر اعمال یکنیرويِ جانبی زلزله بهصورت متمرکز - برش پایه - است که به عواملی همچون شتاب حداکثر زمین، دوره تناوب سازه، طیف طرح ارتجاعی و ضریب رفتار وابسته است. در ادامه این نیرو به کمک روابط تجربی در ارتفاع توزیع و نیروي وارد بر هر طبقه مشخص میگردد. آنگاه با انجام یک تحلیل خطی نیروي المانها مشخص و اعضا طراحی میشوند. درنهایت مطابق با روابط آیین نامه که مبتنی بر ضریب رفتار است، تغییرمکانهاي نسبی بین طبقههاي غیر الاستیک از تغییر مکانهاي نسبی بین طبقه هاي الاستیک، بهدستآمده و با مقادیر حدي مشخصشده در آییننامه مقایسه میشوند. در صورت تجاوز مقادیر پاسخ از مقادیر حدي، مقاطع قويتر جایگزین مقاطع اولیه خواهند شد؛ و اجزاي سازه با توجه به نیروهاي موجود مشخص میشوند. از دیگر موضوعات قابلبحث، سازههاي هستند که در مجاورت گسلها قرار دارند. با توجه به اینکه در هنگام وقوع زلزلههاي حوزه نزدیک گسل، این دسته از سازهها در معرض پالسهاي بزرگی قرار میگیرند و نیروي جانبی زیادي در مدتزمان کوتاه به سازه وارد میشود، باید با تمهیدات و نگرشی متفاوت نسبت به سازههاي مستقر در فاصله دور از گسل ارزیابی، تحلیل و طراحی شوند. یکی از محورهایی که کمتر در مطالعات قبل موردتوجه قرارگرفته است استفاده از BRB در سیستم مقاوم جانبی مهاربنديشده واگراست، خاص آنکه اثر زلزلههاي نزدیک گسل بر قابهاي مهاربندي واگرا مجهز به BRB از موضوعاتی است که فقدان مطالعه کافی در این زمینه میباشد دراینبین تأثیر طول تیر پیوند، براي به دست آوردن میزان جذب و قابلیت باربري اعضاي سازه، از عامل مهم بهحساب میآید. در بررسی صورت گرفته توسط صافی - 1390 - بر روي مهاربند برونمحور کمانش ناپذیر مشخص گردید این مهاربند هم داراي مزایایی از باب معماري وهم سازهاي میباشد که سختی جانبی قاب را تأمین میکنند؛ و همچنین تغییر شکلهاي غیر الاستیک بزرگ را بپذیرند و تیر پیوند در محدوده الاستیک باقی بماند ؛ در برسی انجام شده توسط علایی و همکاران - 1395 - باهدف برسی امکانسنجی بهکارگیري مهاربندهاي کمانش ناپذیر در الگوي واگرا انجام شد و نتایج حاکی از این بوده است که علاوه بر اینکه امکان استفاده از مهاربند BRB در الگوي واگرا وجود دارد بلکه سبب بهبود رفتار، کاهش دریفت باقیمانده و کاهش دامنه کرنش پلاستیک محوري تا 30 درصد میگردد. استفاده از الگوي واگرا منجر به یکنواخت شدن توزیع ارتفاع شکلپذیري و استفاده حداکثري از ظرفیت غیرخطی مهاربندها در ارتفاع میشود. در بررسی انجامشده توسط Choi و Jinkoo در سال 2006 مشخص گردید که وجود مهاربند کمانش ناپذیر سبب تقسیم میزان انرژي ورودي از طرف زلزله به همه اعضا سازه بوده و باعث کنترل رفتار کلی در سازه شده است. مطالعهي توسط - 2010 - Prinz بر روي 12 سازه با تیر پیوند کناري انجام گرفت مشخص گردید که در شرایطی که قاب مهاربنديشده با BRBF-E براي یک سطح نیروي با EBF طراحی شده باشد در کنترل میزان دریفت و پایداري در سازه بهتر عمل میکند و همچنین قاب BRBF-E ازلحاظ اقتصادي مقرونبهصرفه تر از قاب EBF خواهد بود. قابهاي BRBF-E داراي رفتار چرخهاي پایدارتري نسبت به قاب EBF میباشد. استفاده از اعضاي قطري BRB در مهاربندهاي CBF میتواند تا حد زیاد و قابل توجهی سبب بهبود رفتار و پایداري در سازه شود. بررسی صورت پذیرفته توسط Hu و - 2014 - Choi نشان میدهد که استفاده از این نوع مهاربند در سازه میتواند هم مفید وهم کارآمد باشد و همچنین استفاده از فولاد SMA - بجايِ - فولادي معمولی باعث حفظ رفتار در منطقه الاستیک و پایداري هرچهبیشتر و بهتر سازه میشود. لازم به ذکر است که طی فرایند بارگذاري زلزله تغییر شکل مهاربند کمانش ناپذیر با فولاد معمولی صورت می گیرد.
