ارزیابی عددی رفتار لرزه ای سازه های بتنی با طبقات فولادی سبک افزوده شده بر اساس تحلیل های استاتیکی و دینامیکی

هدف از پژوهش حاضر بررسی تاثیر افزودن طبقات فولادی سبک بر رفتار لرزه ای سازه های بتنی موجود و تحلیل میزان تغییرات سختی، پایداری و پاسخ دینامیکی آنها است. در این راستا یک ساختمان ۹ طبقه بتنی با سیستم قاب خمشی متوسط به عنوان مدل پایه انتخاب و سه مدل عددی شامل اجرای غیر مهندسی (اجرای با خرپای فولادی) و اجرای بهینه با ستون های فولادی سبک و مهاربندهای (۲) در نرم افزار ETABS نسخه ۲۰ شبیه سازی و تحلیل شدند. تحلیل ها به صورت استاتیکی معادل، دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی انجام گرفت و شاخص های عملکردی مانند تغییر مکان نسبی طبقات، برش پایه، زمان تناوب و میزان انرژی مستهلک شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اجرای غیر مهندسی طبقات سبک سبب افزایش حدود ۲۸ درصدی تغییر مکان جانبی و کاهش سختی کلی سازه می شود در حالی که طراحی مهندسی با خرپای فولادی تا حدی عملکرد لرزه ای را بهبود می دهد. بهترین عملکرد متعلق به مدل M بود که در آن استفاده از ستون های فولادی سبک و مهاربند متقارن موجب افزایش ۹ درصدی برش پایه، کاهش ۱۲ درصدی تغییر مکان جانبی و افزایش ظرفیت جذب انرژی شد. همچنین مقاطع بسته (Box) نسبت به مقاطع باز (C) مقاومت پیچشی بالاتری از خود نشان دادند و پایداری کلی سازه را بهبود بخشیدند. در مجموع یافته ها تاکید می کنند که افزودن طبقات فولادی سبک تنها در صورت تحلیل دینامیکی دقیق، طراحی بر مبنای آیین نامه ۲۸۰۰ ایران و رعایت جزئیات اجرایی اتصالات می تواند ایمن و اقتصادی باشد؛ اجرای غیرفنی این طبقات بدون کنترل مهندسی به ویژه در مناطق لرزه خیز خطر افزایش تغییر مکان نسبی و گسیختگی موضعی را به دنبال دارد.

کلیدواژه ها:

سازه بتنی ، طبقه سبک فولاد ، تحلیل دینامیکی ، رفتار لرزه ای ، قاب خمشی