بخشی از مقاله
خلاصه
در چند دهه اخیر استفاده از قاب های خمشی خرپایی ویژه به عنوا ن یک نمونهنسبتاً جدید از سیستم قاب فولادی برای مناطق زلزله خیز توسعه یافته است. در این تحقیق ضریب رفتار قاب های خمشی فولادی با تیرهای خرپایی ویژه با مدل سازی به کمک تحلیل استاتیکی غیرخطی تعیین شده است. تحلیل ها برای دو حالت با قطریهای ضربدری و ویرندیل قابهای دو و سه دهانه برای سازه های 3 الی 8 طبقه صورت پذیرفته است. نتایج حاصل از ضریب رفتار قاب ویرندیل و قاب ضربدری که معرف عملکرد لرزه ای این سازه ها می باشد و همچنین وابستگی ضریب رفتار به ارتفاع سازه مورد بررسی قرار گرفته اند.
1. مقدمه
امروزه به علت افزایش بی رویه جمعیت و محدودیت زمینهای شهری بخصوص در مناطق تجاری و صنعتی، استفاده از ساختمانهای چند طبقه مقاوم در برابر زلزله ضروری است. یکی از روش های مناسب جهت مدل سازی سازه ی این نوع ساختمان ها، استفاده از قاب خمشی با تیرهای خرپایی ویژه - STMF - می باشد. در این مدل، تیرهای خرپایی علاوه بر حمل بارهای قائم، به عنوان عضو خمشی جهت مقاومت در برابر نیروی های جانبی نیز استفاده می شوند. قاب ها انرژی زمینلرزه را از طریق بخش های ویژه ی شکلپذیری که در نزدیکی وسط دهانه شاه تیر خرپایی واقع شده اند مستهلک میکنند.
این قاب ها در مقایسه با قاب های ساخته شده با تیر ورق اقتصادیتر و دارای مشخصات ساده ای برای اتصال به ستون ها بوده و سبکتر هستند. همچنین جان باز این خرپاها امکان استفاده بهتر از فضای تاسیسات را فراهم میسازد.کارهای تحقیقاتی که در طی دهه نود صورت پذیرفت باعث شد تا آییننامههای طراحی در این زمینه توسعه یابند.
مطالعه تجربی و تئوری گوئل و ایتانی 4]و [5 نشان می دهد که قاب های با تیرهای خرپایی معمولی شکل پذیری اندکی به علت کمانش و شکست سریع اعضای جان خرپا تحت بارگذاری رفت و برگشتی دارند. بیش از 70 درصد سختی و مقاومت اولیه در سیکلهای اولیه تغییر شکل به علت رفتار ترد سازه از بین میرود. این امر سبب میشود که در زلزلههای شدید رفتار نامطلوبی در اینگونه سازهها مشاهده شود. STMF ها به طور کلی دارای نامعینی سازهای خوبی هستند زیرا چهار مفصل پلاستیکی را میتوان داخل یالهای یک شاهتیر خرپا تشکیل داده و شاهتیرهای خرپا را برای دهانههای بلندتر استفاده کرد و با استفاده از خرپاهای با ارتفاع بیشتر به سختی سازهای بیشتری دست یافت.برخی بررسیها نشان میدهند که خرپاهای ویژه، علاوه بر دارا بودن مکانیزم مناسب خرابی برای مناطق لرزه خیز، مقداری صرفه جویی در فولاد مصرفی را هم به دنبال دارند. خرپاهای ویژه را میتوان به فرم قطریهای ضربدری یا بصورت بازشو به شکل مستطیل - ویرندیل - در ناحیه میانی طرح کرد.
2. تئوری تحقیق
به طور کلی اساس تمامی روشهای محاسبه ضریب رفتار یکسان و آن عبارت است از محاسبه میزان نیرو یا انرژی که یک سازه از زمانی که اولین مفصل پلاستیک در آن تشکیل میشود تا زمانی که به مکانیزم خرابی کامل میرسد، جذب و یا تحمل مینماید . به دلیل اهمیت ضریب رفتار در طراحی سازه ها که از پارامترهای اساسی بارگذاری لرزه ای می باشد و به دلیل قابلیت بسیار مناسب روش تحلیل پوش آور در تعیین ضریب رفتار سازه ها، که تاکنون در آنالیز قاب های خرپائی ویژه به کار گرفته نشده، در این پژوهش از روش شکلپذیری یانگ [6] در تعیین ضریب رفتار و پارامترهای موثر بر روی آن استفاده شده است . شکل کلی رفتار سازه و شکل ایدهآل آن به صورت شکل 3 است.
در این شکل Vmax یا Ve حداکثر نیروی برش پایه با رفتار کاملا ارتجاعی سازه، Vyمقاومت تسلیم ، VS نیروی برشی متناظر با اولین نقطه تسلیم سازه، max تغییرمکان حداکثر ، y تغییرمکان متناظر با Vy و VW نیروی برش پایه طراحی سازه می باشد.ʽ که نشان دهنده ظرفیت جذب و استهلاک انرژی در سازه می باشد، برابر است با نسبت حداکثر تغییر مکان به تغییر مکان نقطه تسلیم سازه. ʽ= max/ \ - 1 - × محاسبه ضریب رفتار به روش شکل پذیری یانگ عبارت است از: پارامترهای اصلی تأثیرگذار بر ضریب رفتار، ضریب کاهش نیرو در اثر شکلپذیری R و RS ضریب اضافه مقاومت و ضریب تنش مجاز سازه می باشد.
