تقاضای نیروی لرزه ای در ستون قاب خمشی بتن آرمه ناشی از اثر مودهای بالاتر

ایده اصلی طراحی لرزه ای در آیین نامه های امروز، روش طراحی بر اساس ظرفیت است. در سیستم قاب خمشی، مکانیسم مطلوب با تشکیل مفاصل پلاستیک در دو سر تیرهای طبقات و پای ستون طبقه اول شکل می گیرد. برای تضمین شکل گرفتن مکانیسم مطلوب و جلوگیری از ایجاد مکانیسم های نامطلوب از ایده طراحی بر اساس ظرفیت استفاده می شود. بدین منظور لنگر خمشی در مفاصل پلاستیک تیر تلاش کنترل شونده بر اساس تغییرمکان محسوب شده و لنگر و برش در ستون ها (به جز لنگر پای ستون طبقه اول) تلاش های کنترل شونده بر اساس نیرو به حساب می آیند و بایستی به گونه ای طراحی شوند که وارد حوزه غیرخطی نشوند. برای جلوگیری از تشکیل مفصل پلاستیک در ستون و همچنین شکست برشی ستون، باید دو موضوع (۱) طراحی بر اساس ظرفیت خمشی تیرها و (۲) تشدید دینامیکی لنگر و برش ستون در اثر مودهای بالاتر، در طراحی لحاظ شود. هرچند موضوع اول در اکثر آیین نامه های طراحی مورد توجه قرار گرفته است ولی افزایش نیروهای داخلی ستون های قاب خمشی ناشی از اثر مودهای بالاتر در تحلیل دینامیکی غیرخطی فقط در بعضی از آیین نامه های طراحی وارد شده است. در این مطالعه اثر مودهای بالاتر بر روی سه قاب خمشی بتن آرمه با تعداد طبقات ۸، ۱۲ و ۲۰ مورد بررسی قرار گرفت. آنالیزهای تاریخچه زمانی غیرخطی برای هر قاب تحت ۱۱ رکورد در دو سطح زلزله ی طرح و زلزله ی حداکثر انجام شد. نتایج آنالیزها بر اساس شاخص میانگین به علاوه انحراف استاندارد در زلزله سطح طرح نشان می دهد که افزایش لنگر ستون حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد بوده است. افزایش برش ستون نیز به حدود ۲۰ درصد می رسد که با توجه به نوع شکست برشی که ترد و ناگهانی است، قابل چشم پوشی نبوده و بایستی در طراحی بر اساس ظرفیت ستون ها لحاظ شود. علاوه بر این، افزایش شدت زلزله از سطح طرح به حداکثر زلزله محتمل موجب افزایش لنگر در حدود ۲۰ درصد و افزایش برش به میزان کمتر از ۱۰ درصد می شود.

کلیدواژه ها:

اثر مودهای بالاتر ، طراحی بر اساس ظرفیت ، قاب خمشی بتن آرمه ، ضریب تشدید دینامیکی ، تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی