ارائه یک سیستم ترکیبی به منظورعملکرد دو سطحی قاب های فولادی/علیرضایی مهدی

یکی از روش‌های کاهش پاسخ یک سازه تحت بارهای لرزه‌ای، استفاده از المان‌های جذب کننده انرژی است. بطور کلی، در طراحی هر سازه‌ای بایستی دو شرط کلی اقناع شود. اول آنکه تحت زلزله‌های با قدرت کم و متوسط، سازه دارای مقاومت و سختی کافی جهت کنترل جابجایی طبقات، بدون هرگونه آسیب را داشته باشد. دوم، تحت زلزله‌های شدید، سازه بایستی دارای شکل‌پذیری مناسبی، جهت پیشگیری از خرابی باشد. برای رسیدن به این هدف، صدمات سازه‌ای و غیر سازه‌ای مورد پذیرش قرار می‌گیرند. در این مطالعه، عملکرد یک پیکربندی ابتکاری از مهاربندهای واگرا و زانویی که در این مطالعه (EKB‎) نامیده می‌شود برای مهاربندی جانبی قاب‌های فولادی ارائه و مورد بحث قرار گرفت. برای این منظور جزئیات و مفاهیم طراحی این قاب ترکیبی ارائه شد. سیستم EKB‎ از چهار جزء سازه‌ای شامل، المان زانویی، المان مهاربند قطری، المان تیر پیوند و ستون‌ها تشکیل شده است. المان زانویی و تیر پیوند نقش فیوزهای سازه‌ای را در این سیستم بر عهده دارند که به ترتیب تحت زلزله‌های متوسط و قوی انرژی ورودی را توسط جاری شدن خود در برش یا خمش تلف می‌کنند. از سویی دیگر المان مهاربند قطری در ناحیه ارتجاعی بوده و سختی سیستم را تامین می‌نماید. در صورتی که المان زانویی جاری شود، قابل تعویض می‌باشد. در زلزله‌های شدید هر دو فیوز در اتلاف انرژی مشارکت می‌کنند. دو نمونه با مقیاس یک به دو از پیکربندی پیشنهادی ساخته شد و توسط پروتکل بارگذاری SAC‎ و همچنین یک پروتکل بارگذاری ابتکاری مورد آزمایش تجربی قرار گرفتند. جزئیات نمونه‌های آزمایشگاهی و بیشتر نتایج بدست آمده همچون سختی، مقاومت جانبی، انرژی تلف شده تجمعی و سایر پارامترهای لرزه‌ای مهم سیستم EKB‎ مورد بررسی و شرح داده شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند که میزان انرژی تلف شده تجمعی و مقاومت جانبی سیستم بهبود یافته است. مدلسازی کوچک مقیاس سیستم EKB‎ با استفاده از نرم‌افزار ANSYS‎ و روش المان محدود توسط تحلیل چرخه‌ای با هدف بررسی و ارزیابی رفتار لرزه‌ای این سیستم و مقایسه آن با سایر سیستم‌های متعارف مهاربندی فولادی انجام شد. همچنین نمونه‌های تحت بارگذاری استاتیکی غیرخطی قرار گرفتند. مطالعات عددی برای نمونه‌های کوچک مقیاس نشان داد، سختی و مقاومت سیستم در مقایسه با سایر سیستم‌های مهاربندی بهبود یافته است. همچنین با استفاده از تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی فزاینده (IDA‎) ارزیابی ظرفیت لرزه‌ای سیستم EKB‎ با استفاده از نرم‌افزار OpenSEES‎ انجام شد. برای این منظور مدل‌های سازه‌ای ‎۸‎ ،۴‎ و ‎۱۲‎ طبقه با کاربری مسکونی شامل قاب‌های CBF‎ ، EBF‎ ، KBF‎ و EKB‎ ساخته و با استفاده از تحلیل‌های IDA‎ عملکرد لرزه‌ای آنها با استفاده از روش‌های احتمالاتی بر اساس عملکرد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ارزیابی لرزه‌ای این سیستم‌ها توسط ضوابط ارائه شده در FEMA350‎ مورد بررسی قرار گرفت.