بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه با توجه به توسعه جمعیت و روند بلند مرتبه سازی سازه ها حل مشکلات سازه های بلند به یک دغدغه بزرگ در ذهن مهندسین تبدیل شده است. یکی از این مشکلات اختلاف بسیار زیاد نیروی ایجاد شده در ستون های پیرامونی سازه نسبت به ستون های وسط سازه است ،که به پدیده لنگی برش مشهور است در این مقاله استفاده از مگا بریس ها به عنوان یک راحل بسیار کارامد برای رفع این پدیده پیشنهاد شده است .دراین مقاله سه قاب پنج ، ده و پانزده طبقه با سیستم قاب خمشی فولادی مورد تحلیل قرار گرفته و پدیده لنگی برش در آن مورد بررسی قرار گرفته است. سپس اثر مگا بریس بر روی این سازه ها مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که استفاده از مگا بریس توانست این مشکل را برطرف کند.
کلمات کلیدی: مگا بریس ، لنگی برش ، قاب خمشی فولادی
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[3]2013 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 سه سازه با 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 زلزله های السنترو،کوبه وتفت قرار گرفته است.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 و برای سازه های متفاوت یکسان است. در زیر سه سازه مدل شده ده و پانزده طبقه مورد بررسی این تحقیق نشان داده شده است.
نتایج:
در این مقاله به بررسی اثر مگا بریس بر پدیده لنگی برش در سازه های فولادی پرداخته می شود. در سازه های بلند فولادی استفاده از سیستم مهاربندی برای کنترل نیروی جانبی سازه ها الزامی است. در جریان انتقال بار جانبی زلزله به پی توسط بادبند، نیروی محوری ستون های متعلق به دهانه بادبندی مقدار بسیار بیشتری از سایر ستون های قاب مهاربندی دارد که این علاوه بر اینکه سبب بلند شدگی - - uplift ستون های متصل به بادبند در پی سازه می شود،به عدم استفاده از ظرفیت سایر ستون های آن قاب منجر می شود این عدم تعادل در نیروی محوری ستون های یک سازه لنگی برش نام دارد. در این مقاله تلاش شده است با مقایسه دو سازه - ده و پانزده طبقه - با ابعاد کاملا یکسان محاسباتی و تنها با تغییر شکل مهاربندی به بررسی تغییرات نیروی محوری در ستون ها بپردازیم سازه ها تحت سه زلزله السنترو، کوبه و تفت مورد بررسی قرار گرفته اند.در گام نخست در شکل های 1-6به معرفی سیستم های بررسی شده در این مقاله پرداخته شده است.
