تعیین ضریب رفتار قاب های خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط با در نظر گرفتن اثر نرمی اتصال

سیستم قاب خمشی فولادی به دلایل متعددی از جمله سرعت ساخت بالا، مقاومت و شکل پذیری مناسب و ... مورد استفاده قرار می گیرد. بزرگترین مزیت این سیستم، مربوط به ملاحظات معماری و امکان ایجاد بازشو در دهانه­های مختلف می­باشد. اتصالات این سیستم سازه­ای از تاثیرگذارترین مولفه­ها در پاسخ­های این سیستم می­باشند. در فرایند تحلیل و طراحی این سیستم سازه­ای، فرض بر آن است که اتصالات دارای رفتاری کاملا صلب می باشند. تحقیقات گذشته نشان داده­اند که فرض صلب بودن رفتار اتصال، به دلایل متعدد ممکن است صحیح نباشد و سبب ایجاد خطا در نتایج تحلیل و طراحی شود. در این مقاله، تاثیر نیمه صلب بودن اتصالات تیر به ستون، بر رفتار لرزه­ای قاب­های خمشی فولادی در راستای تعیین ضریب رفتار سازه، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور قاب­های خمشی فولادی با شکل­پذیری متوسط، با تعداد دهانه­ها و طبقات مختلف شامل قاب­های یک و دو طبقه­ی یک دهانه، قاب­های دو، چهار، شش، هشت و ده طبقه­ی دو دهانه، قاب­های سه، شش، نه و دوازده طبقه­ی سه دهانه و قاب­های دو، شش، ده و چهارده طبقه­ی چهار دهانه در نظر گرفته شدند و براساس ویرایش چهارم آیین­نامه های ۲۸۰۰ و مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان، تحلیل و طراحی شدند. در ادامه، تحلیل بار افزون روی این قاب­ها انجام شد و منحنی ظرفیت این قاب­ها، یکبار با فرض صلب بودن اتصال و سپس با در نظر گرفتن نرمی اتصال (یکبار با فرض ۶۰ درصد مقاومت نهایی و بار دیگر با فرض ۸۰ درصد مقاومت نهایی) با استفاده از نرم­افزار­OpenSees، استخراج گردید. به منظور مدل سازی رفتار اتصال در این نرم­افزار، از دو فنر با طول صفر، در انتهای تیرها استفاده گردید و منحنی لنگر-دوران اتصال، به این فنرها اختصاص داده شد. سپس ضریب رفتار هر قاب با استفاده از روش پیشنهادی FEMA-P۶۹۵ محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که برای قاب­ها با فرض اتصال صلب، ضریب رفتار محاسبه شده نزدیک به ۵ می­باشد، که مقدار توصیه شده برای این سیستم سازه­ای در آئین­نامه ۲۸۰۰(ویرایش چهارم) می­باشد. همچنین مقایسه­ی ضرایب رفتار قاب­های دارای اتصال صلب و نیمه صلب (۶۰ درصد) نشان می­دهد که مقادیر ضریب رفتار در این قاب­ها، در یک محدوده­ می باشند. ارزیابی نتایج نشان می­دهد که با در نظر گرفتن نرمی اتصالات، اگرچه مقاومت سازه کاهش یافته ­است،  شکل پذیری سازه افزایش یافته و نهایتا مقدار ضریب رفتار افزایش یافته است. از بین ­قاب­های بررسی شده، در قاب­های ۲ دهانه­ی ۱۰ طبقه، ۳ دهانه­ی ۱۲ طبقه و ۴ دهانه­ی ۱۴ طبقه، ضریب رفتاری کمتر از ۵ حاصل شده ­است. بررسی نسبت ارتفاع به طول دهانه این قاب­ها نشان می­دهد که در این سازه­ها، نسبت ارتفاع سازه به طول دهانه در مقایسه با سازه­های دیگر بیشتر می­باشد و به نوعی می­توان این سازه­ها را نسبت به دیگر سازه­های بررسی شده، جز سازه­های لاغر در نظرگرفت.

کلیدواژه ها:

Steel frame ، rigid connection ، semi-rigid connection ، nonlinear static analysis ، spread and lumped plastisity ، اتصالات صلب ، اتصالات نیمه صلب ، قاب های خمشی فولادی ، تحلیل استاتیکی غیرخطی ، پلاستیسیته گسترده و پلاستیسیته متمرکز