بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین مسائل علم مهندسی نحوه رفتار سازه ها بعد از وارد شدن به رفتار غیرخطی است در این مقاله به بررسی چگونگی تشکیل مفاصل، محل تشکیل و سطح عملکرد مفاصل تحت ترکیب مگا بریس با قاب های خمشی فولادی پرداخته شده است. سه قاب پنج، ده و پانزده طبقه برای تحلیل غیرخطی افزاینده تحت بار جانبی یکنواخت، مثلثی و مد اول قرار گرفته شده است و نمودار پوش آور آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بهبود رفتار سازه هنگام استفاده از مگا بریس ها بسیار قابل توجه است.
کلمات کلیدی:مفصل پلاستیک- تحلیل غیر خطی افزاینده-یکنواخت- مد اول- مثلثی
مقدمه:
در بیشتر سازه ها جهت مقابله با نیروهای جانبی زلزله، سیستم های مقاوم در برابر نیروهای جانبی، طراحی می گردند که با ایجاد سختی جانبی تغییر شکلهای نسبی را محدود می سازند. این سیستم ها نیروهای افقی زلزله را بصورت عمل درون صفحه ای تحمل نموده و انتقال می دهند. سیستم های مقاوم لرزه ای برحسب نوع سازه می توانند متفاوت باشند، بطوریکه در سازه های بتن مسلح عمدتا از اتصالات صلب و دیوار برشی به عنوان عناصر مقاوم لرزه ای استفاده می شود و در سازه های مدرن فولادی نیز اتصالات فولادی و مهاربندی فولادی مرسوم می باشند. عملکرد نیروهای ناشی از زلزله در سازه ها ایجاد تغییر مکان در طبقات سازه می باشد که در صورت زیاد بودن می تواند باعث خرابی در سازه گردد.
در این تحقیق هدف مطالعه روش جدیدی از قرارگیری مهاربندها برای تامین سختی جانبی و مقاوم سازی سازه می باشد.این نوع خاص چیدمان بادبند که ابربادبند و یا ابرمهاربند - Mega braces - نام دارد می تواند موجب کاهش در پاسخ لرزه ای سازه ها، کاهش در مصرف مصالح و نیز کاهش در هزینه های ساخت گردد. ابرمهاربند، از ترکیب سیستم های سنتی مهاربندها به وجود می آید و باعث می شوند که تمام سازه همچون یک چشمه مهاربندی شده عمل نماید که در نتیجه می تواند باعث کاهش هزینه های ساخت و تولید گردد. به این منظور در این تحقیق به بررسی اثر این نوع مهاربند در بهبود عملکرد دو نوع سازه بتنی و فولادی موجود خواهیم پرداخت. برای این منظور از تحلیل های استاتیکی غیرخطی استفاده می نماییم.
موسوی و زرفام در سال1390،[1] به بررسی الگوهای ویژه ابربادبندی برای سازه های بلند مرتبه فولادی در مناطق لرزه ای پرداختند. آن ها در تحقیق خود از ترکیب روش های مهاربندی قدیمی که باعث تعریف نوینی از بادبندها به نام ابربادبند می شد، استفاده نمودند و با شبیه سازی سازه های مورد نظرشان و انجام تحلیل، نتایج خود در قالب جداولی ارائه نمودند تا بتواند به عنوان راهنمایی برای مهندسین جهت استفاده در طراحی سازه ها باشد.قدرتی و همکارانش در سال 1387،[ 2] دو سیستم بادبندی هم محور ضربدری و بادبندی زانویی را برای بهسازی قاب های بتنی مورد بررسی قرار دادند. آن ها با انجام تحلیل های نرم افزاری نشان دادند که شکل پذیری سیستم بادبند زانویی در مقایسه با سیستم بادبند ضربدری بسیار بهتر است. علاوه براین اشاره کردند که سیستم زانویی به دلیل این که از یک عضو فرعی برای تامین شکل پذیری استفاده می نماید می تواند برای مقاومسازی سازه های بتنی بسیار کارآمد باشد.
Hendramawat و همکارانش در سال 2013،،[3] به ارزیابی بهبود عملکرد لرزه ای در ساختمان های بتنی موجود با استفاده از مهاربند پرداختند. آن ها نتیجه گرفتند که در صورت استفاده از مهاربند فلزی در ساختمان بتنی مورد بررسی، عملکرد لرزه ای بهبود پیدا می کند. علاوه بر این، آن ها نشاد دادند که در صورت استفاده از الگوی مهابندی ارائه شده به وسیله آنها در ساختمان مورد نظر، جابجایی هدف در دو جهت ساختمان بین 16% الی 55%، در طی تحلیل پوش اور کاهش می یابد.Maheri وAkbari،[4] در سال 2003 ضریب رفتار - R - ساختمان های بتنی تقویت شده به وسیله مهاربندهای فولادی را مورد بررسی قرار دادند. اثر برخی از پارامترها شامل ارتفاع قاب، سهم سیستم بادبندی از نیروی جانبی و نوع سیستم بادبندی مورد استفاده مطالعه گردید. نتایج تحلیل ها نشان داد که از پارامترهای یاد شده، ارتفاع قاب تاثیری بسیار مهمی بر روی ضریب رفتار دارد، چرا که به طور مستقیم بر ظرفیت شکل پذیری قاب اثر می گذارد. Ghobarah و Abou-Elfath،5,]و[6 در سال های 2000 و 2001 به بررسی اثر استفاده از مهاربند فولادی در بهسازی قاب بتنی پرداختند.
تحقیقات زیادی در زمینه بهسازی سازه های فولادی و بتنی با استفاده از مهاربند صورت گرفته است. در این تحقیق قصد داریم اثر استفاده از ابرمهاربند را در بهسازی قاب های فولادی را بررسی نماییم و پارامترهای موثر بر آن ها را مورد ارزیابی قرار دهیم. در این مقاله چهار سازه با سیستم بارهای جانبی قاب خمشی متوسط،سیستم ترکیبی قاب خمشی متوسط و مهاربند شورون، سیستم ترکیبی قاب خمشی متوسط و مهاربندX، و سیستم قاب خمشی متوسط و ابر مهاربند - مگابریس - برای تحلیل رفتار غیر خطی تحت سه بار جانبی افزایش شونده یکنواخت،مثلثی و مداول قرار گرفته اند.مدل سازی ها در نرم افزار SAP2000 انجام شده است. در تمام سازه ها ابعاد تیر و ستون ها یکسان می باشد همچنین در سازه های دارای مهاربند نیز ابعاد مهاربند در تمام طبقات یکسان بوده برای سازه های متفاوت یکسان بوده و سه نوع مفصل محوری برای بادبندها، مفصل خمشی برای تیرها و مفصل خمشی- محوری برای ستون ها تعریف شده است و محل قرار گیری آنها.05طول عضو از هرطرف می باشد. در زیر چهار سازه مدل شده در این تحقیق نشان داده شده است.
یکی از پارامترهای تعیین کننده در رفتار غیر خطی سازه نمودار پوش آور سازه می باشد که در ادامه برای سه بارجانبی بکار رفته در این تحقیق به صورت مقایسه ای آورده شده است. مساحت زیر نمودار پوش در حقیقت نشان دهنده میزان انرژی جذب شده توسط سازه تا لحظه خرابی می باشد.در ابتدا تحلیل نتایج برای سازه ده طبقه و سپس برای سازه پانزده طبقه آمده است.
