ارزیابی ضریب رفتارسازه های فولادی با سیستم مهار بندی هم محور ویژه در قاب های خمشی متوسط وویژه

هدف این پژوهش، ارزیابی مولفه های ضریب رفتار ($R$) در سازه های فولادی با سیستم دوگانه مهاربندی هم محور ویژه (SCBF) در ترکیب با قاب های خمشی فولادی متوسط و ویژه است. با توجه به اهمیت برآورد واقع بینانه نیروهای طراحی زلزله، تدقیق این ضریب و شناخت اندرکنش مهاربندها با قاب خمشی از اولویت های مهم طراحی لرزه ای به شمار می رود. در روند این تحقیق، ابتدا سازه هایی با تعداد طبقات متنوع (کوتاه، متوسط و بلند) مطابق با ضوابط ویرایش چهارم استاندارد ۲۸۰۰ و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان طراحی گردیدند. سپس مدل سازی عددی غیرخطی پیشرفته این سازه ها با لحاظ اثرات اثر پی-دلتا ($P-\Delta$) و رفتار غیرخطی هندسی و مصالح در نرم افزار تحلیلی OpenSees پیاده سازی شد. به منظور شبیه سازی واقع گرایانه رفتار رفت وبرگشتی مهاربندها، پدیده کمانش چرخه ای و زوال مقاومت پس از تسلیم از المان های فایبر غیرخطی کالیبره شده استفاده گردید. مدل تحلیلی اتخاذشده شامل اجرای تحلیل های استاتیکی غیرخطی (بارافزون) و تحلیل های دینامیکی فزاینده (IDA) تحت مجموعه ای از شتاب نگاشت های منتخب حوزه دور و نزدیک گسل بود. استخراج مولفه های ضریب رفتار مشتمل بر ضریب شکل پذیری ($R_\mu$) و ضریب مقاومت افزون ($\Omega_۰$) بر پایه معیارهای دستورالعمل FEMA و روابط تئوریک مربوطه به انجام رسید. نتایج تحلیل ها مشخص ساخت که ترکیب مهاربند ویژه با قاب خمشی ویژه به علت شکل پذیری بالاتر اتصالات و توزیع مناسب لولاها، استهلاک انرژی بسیار مطلوب تری ارائه می دهد. مشارکت قاب خمشی ویژه مانع از تمرکز تغییرشکل ها و بروز پدیده طبقه نرم پس از کمانش مهاربندهای فولادی در طبقات زیرین سازه گردید. همچنین مشاهدات نشان داد که با افزایش ارتفاع سازه ها، مقدار ضریب مقاومت افزون به دلیل کاهش نسبت ظرفیت به تقاضا و اثرات مرتبه دوم روندی نزولی پیدا می کند. ضریب رفتار به دست آمده برای قاب های با شکل پذیری ویژه در بیشتر موارد بالاتر از مقدار تجویزی استاندارد ۲۸۰۰ بوده که بیانگر ظرفیت لرزه ای قابل توجه این سیستم است. در مقابل، برای سازه های بلندمرتبه دارای قاب خمشی متوسط، ضریب رفتار عددی کمتر از ضوابط اسمی آیین نامه ها برآورد شد که ضرورت احتیاط بیشتر در طراحی را نشان می دهد. در نهایت، یافته های این پژوهش نشان داد که تفکیک و وابسته سازی ضریب رفتار آیین نامه ای به ارتفاع و نوع قاب خمشی همکار، موجب بهبود چشمگیر ایمنی و اقتصاد سازه می گردد.

کلیدواژه ها:

کلمات کلیدی: ضریب رفتار ، مهاربندی هم محور ویژه (SCBF) ، قاب خمشی ویژه ، قاب خمشی متوسط ، تحلیل بارافزون غیرخطی ، تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) ، مقاومت افزون.