بررسی روند تشکیل مفصل پلاستیک و تغییر مکان گره بام در سیستم قاب محیطی مهار بندی شده برون محور در مقیاس چند طبقه در سازه های بلند مرتبه فولادی

یکی از انواع سیستم های سازه ای ساختمان های بلند، سیستم قاب محیطی مهاربندی شده است. در این سیستم که ترکیبی از سیستم های قاب محیطی و قاب مهاربندی می باشد نیروی جانبی توسط مهارها، تیرها و ستون ها تحمل می شود. امکان اجرای این سیستم سازه ای در ارتفاع بالا موجب می گردد که در تعداد زیادی از ستون ها مفصل پلاستیک تشکیل شده و نیز بعلت بالا بودن تنش ها در محل اتصال تیر و ستون، قبل از رسیدن به شکل پذیری مورد نیاز ممکن است با شکست ناگهانی در این محل مواجه گردد. همچنین نیروهای جانبی و بخصوص نیروی زلزله سبب ایجاد جابجایی در طبقات مختلف سازه می شود. طبیعی است هر چه ارتفاع سازه افزایش می یابد جابجایی بیشتر شده، بطوریکه در طبقات فوقانی ساکنین احساس ناامنی کرده و حتی ممکن است سازه دچار ناپایداری گردد. از آنجا که مهاربند EBF در قاب خمشی کاربرد داشته و تاکنون در قاب محیطی مهاربندی شده و مقیاس های مختلف مهاربندی در ساختمان بلند آزمایش نشده، لذا می بایست مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق ابتدا سه سازه بلند با ارتفاع 2۰ ، 2۵ و 3۰ طبقه در مقیاس مهاربندی 2 ، ۵ و 1۰ با استفاده از نرم افزار SAP2000 مدلسازی و طراحی، و سپس یک قاب از هر سازه در نرم افزار PERFORM-3D تحت دو حالت بدون اتصال مهارها به تیر طبقات و دارای اتصال مدل گردیده است. مدل ها با شتاب نگاشت زلزله های کپه مندوسینو، وایتر و نورثریج تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی قرار گرفته اند. مطابق این تحقیق مدل های دارای اتصال، با افزایش شکل پذیری تیرها، میزان انرژی جذب شده را در تیرها افزایش و در ستون ها کاهش داده است. با کاهش سهم ستون ها در جذب انرژی نسبت به قبل، به میزان کمتری وارد ناحیه غیرخطی شده و تشکیل مفصل پلاستیک در آنها با کاهش مواجه می گردد، بنابراین با تشکیل زودتر مفصل پلاستیک در تیرها امکان دور کردن مفصل را از ستون فراهم می کند. همچنین با افزایش مقیاس مهارها اتصال تیرها به مهارها افزایش پیدا می کند، در نتیجه تیرهای بیشتری در جذب انرژی مشارکت دارند. بدین ترتیب امکان تشکیل زودتر و بیشتر مفصل پلاستیک نیز در تیرها افزایش و در ستون ها کاهش یافته است. بررسی جابجایی گره بام نیز نشان می دهد میزان جابجایی در مدل های دارای اتصال باکاهش همراه است که با افزایش درجات نامعینی سازه، شاهد افزایش سختی کل سازه می باشیم. همچنین با افزایش مقیاس مهاربندی جابجایی گره بام نیز در مدل های دارای اتصال کاهش یافته است که در مقیاس های زیاد با افزایش مقطع به ویژه ستون ها و به موازات آن افزایش سختی سازه متقابلا جابجایی نیز کاهش یافته است.

کلیدواژه ها:

سازه های بلند ، قاب محیطی مهاربندی شده ، مهاربند واگرا ، مقیاس مهاربندی ، اتصال مهارها به تیر طبقات ، مفصل پلاستیک ، جابجایی گره بام