تحلیل شکنندگی و ظرفیت فروریزش قاب های خمشی ویژه فولادی مجهز به جداساز هسته سربی با رویکرد طراحی مبتنی بر عملکرد

زمینه پژوهش: محدودیت های طراحی لرزه ای مبتنی بر نیرو در کنترل تغییرشکل و فروریزش سازه، به ویژه تحت زلزله های شدید، ضرورت استفاده از رویکردهای نوین را افزایش داده است. قاب های خمشی ویژه فولادی، باوجود شکل پذیری مناسب، در این شرایط با دریفت بین طبقه ای زیاد و دوران غیرخطی مفاصل پلاستیک مواجه می شوند. جداسازهای هسته سربی (LRB) می توانند با کاهش تقاضای لرزه ای، ایمنی سازه را بهبود بخشند. این پژوهش اثربخشی جداسازهای هسته سربی را در ارتقای رفتار لرزه ای و ظرفیت فروریزش قاب های خمشی ویژه فولادی، در چارچوب طراحی مبتنی بر عملکرد، بررسی می کند.روش پژوهش: قاب های خمشی ویژه فولادی ۳، ۶ و ۹ طبقه در دو حالت جداسازی شده و پایه ثابت، با رویکرد مبتنی بر عملکرد، طراحی و ارزیابی شدند. پاسخ سازه در سطوح عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه، ایمنی جانی و پیش گیری از فروریزش، با استفاده از تحلیل های استاتیکی و تاریخچه زمانی غیرخطی بررسی شد. تحلیل دینامیکی افزاینده با رکوردهای منتخب حرکات زمین، مقیاس شده و منطبق با طیف طرح استاندارد ۲۸۰۰ در سطوح زلزله طرح و حداکثر، انجام گرفت. دریفت طبقات، دوران پلاستیک تیرها و ستون ها، شکنندگی لرزه ای، احتمال فروریزش، نسبت حاشیه فروریزش (CMR) و نسبت حاشیه فروریزش اصلاح شده (ACMR) مطابق معیارهای FEMA P۶۹۵، ملاک های اصلی ارزیابی بودند.یافته ها: نتایج نشان داد استفاده از جداسازهای LRB، تقاضای دریفت طبقات و چرخش پلاستیک تیرها و ستون ها را در هر سه سطح عملکردی مذکور به طور محسوسی کاهش می دهد. قاب های جداسازی شده در مقایسه با نمونه های پایه ثابت، شکنندگی لرزه ای و احتمال فروریزش کم تری نشان دادند. افزایش مقادیر CMR و ACMR در تمامی مدل های جداسازی شده ۳، ۶ و ۹ طبقه، بیانگر بهبود ظرفیت فروریزش سازه است. اثرات مثبت جداسازی در قاب های کوتاه مرتبه با دوره تناوب کوتاه، بارزتر بود؛ بااین حال در سازه های بلندتر نیز بهبود قابل توجهی مشاهده شد. سیستم های جداسازی شده، به ویژه تحت زلزله های شدید و زمین لرزه های نزدیک گسل، پاسخ لرزه ای یکنواخت تر و پراکندگی کم تری را در رکوردها نشان دادند.نتیجه گیری: جداسازی با استفاده از جداسازهای LRB راهکاری موثر و قابل اعتماد برای بهبود عملکرد لرزه ای قاب های خمشی ویژه فولادی است. این سیستم با کاهش تقاضای تغییرشکل و دوران پلاستیک، کاهش شکنندگی و احتمال فروریزش و افزایش ظرفیت فروریزش، می تواند ایمنی و تاب آوری قاب های فولادی را در چارچوب طراحی لرزه ای مبتنی بر عملکرد به طور چشم گیری ارتقا دهد.

کلیدواژه ها:

جداساز هسته سربی ، شکنندگی لرزه ای ، نسبت حاشیه فروریزش ، تحلیل دینامیکی افزاینده ، قاب خمشی ویژه فولادی