مقایسه عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با مهاربند همگرا (CBF) و واگرا (EBF) در ساختمان های ۱۰ طبقه

سیستم های مهاربندی فولادی به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های باربر جانبی در ساختمان های میان مرتبه، نقش مهمی در تامین ایمنی لرزه ای سازه ها ایفا می کنند. در این پژوهش، عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با مهاربند همگرا (CBF) و مهاربند واگرا (EBF) در یک ساختمان ۱۰ طبقه با کاربری اداری به صورت تطبیقی ارزیابی شده است. دو مدل سازه ای با مشخصات هندسی، بارگذاری ثقلی و شرایط مرزی یکسان طراحی گردیدند و تنها در نوع سیستم مهاربندی تفاوت داشتند. طراحی سازه ها بر اساس ضوابط آیین نامه ای متداول انجام شده و ارزیابی لرزه ای با بهره گیری از تحلیل استاتیکی غیرخطی (پوش آور) و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیرخطی تحت سه رکورد زلزله مقیاس شده صورت پذیرفت. شاخص های مورد بررسی شامل سختی جانبی اولیه، ظرفیت برش پایه، شکل پذیری سازه ای، میزان جذب و استهلاک انرژی، توزیع مفاصل پلاستیک و دریفت نسبی طبقات بودند. نتایج نشان داد قاب های CBF به دلیل پیوستگی مستقیم مهاربندها به گره تیر–ستون، از سختی اولیه بالاتری برخوردار بوده و در زلزله های با شدت کم تا متوسط تغییرمکان جانبی کمتری تجربه می کنند. با این حال، رفتار غیرخطی آن ها عمدتا تحت تاثیر کمانش مهاربند فشاری قرار گرفته و منجر به کاهش پایداری چرخه ای و شکل پذیری محدودتر می شود. در مقابل، قاب های EBF با تمرکز تغییرشکل های غیرالاستیک در تیر پیوند و تشکیل مفاصل پلاستیک پایدار، رفتار هیسترزیس منظم تر، ظرفیت جذب انرژی بیشتر (حدود ۴۰ درصد بالاتر) و توزیع یکنواخت تر دریفت در ارتفاع سازه از خود نشان دادند. مقایسه سطوح عملکرد بیانگر آن است که در زلزله طرح، هر دو سیستم الزامات آیین نامه ای دریفت را برآورده می کنند، اما سیستم EBF در زلزله های شدید، به واسطه شکل پذیری بالاتر و مکانیزم خرابی کنترل شده، عملکرد لرزه ای مطلوب تری ارائه می دهد. در مجموع، نتایج این تحقیق نشان می دهد انتخاب میان سیستم های CBF و EBF باید بر اساس سطح خطر لرزه ای، اهداف عملکردی پروژه، ملاحظات اقتصادی و پیچیدگی اجرایی صورت گیرد.

کلیدواژه ها:

قاب فولادی ، مهاربند همگرا (CBF) ، مهاربند واگرا (EBF) ، تحلیل پوش آور ، عملکرد لرزه ای ، شکل پذیری