تاثیر آرایش بادبند ها بر رفتار سازهای فلزی در زلزله

تاثیر آرایش بادبند ها بر رفتار سازهای فلزی در زلزله

اسلاید 1: تاثير آرايش بادبند ها بر رفتار سازهای فلزی در زلزله

اسلاید 2: چکيدهفصل اول: آشنايي با قابهای فولادی.ضريب رفتار (R)وضريب تشکيل دهنده آن1-1مقدمه:1-2 انواع قابهای فولادی1-3 بررسي رفتار قابها1-4 رفتار سازه در برابر زلزله

اسلاید 3: 1-5-تعریف واژه های کلیدی 1-6-طریقه بدست آوردن ضریب اضافه مقاومت قدرت جذب انرژی در بار گذاری یک جهته -7-11-8-استهلاک انرژی در بارگذاری متناوب و منحنی­های هیسترزیس 1-9- مزایا و معایب انواع مختلف قابهای فولادی 1-10- دیدگاه آیین­نامه­ها در خصوص ضریب رفتار

اسلاید 4: 1-11- چگونگی ایجاد و وارد شدن ضریب رفتار در محاسبات 1-12- تعریف عدم تقارن در سازه و اثر آن 1-13- معادلات حرکت 1-14- جمع­بندی فصل دوم : بررسی تحقیقات انجام­یافته بر روی ضریب رفتار و تأثیرآرایش و نوع مهاربندی­ها بر روی آن2-1- مروری بر چند تحقیق انجام شده

اسلاید 5: سازه­های فولادی یکی از رایج­ترین و مناسب­ترین سیستمهای سازه­ای در صنعت ساختمان سازی می­باشد. سازه­های فولادی دارای دو مزیت اساسی نسبت به سیستمهای سازه­ای دیگر می­باشند یکی اینکه فولاد مشخصات مکانیکی بسیار عالی دارد و دیگری اینکه در سازه­های فولادی امکان تقسیم کارهای اجرایی به دو مرحله ساخت و نصب می­باشد.چکيده:

اسلاید 6: فصل اول: آشنايي با قابهای فولادی.ضريب رفتار (R)وضريب تشکيل دهنده آن فصل اولمقدمه:در طراحی ساختمانها در مناطق زلزله خیز دو موضوع اساسی مد نظر باید باشد:1-ایجاد سختی و مقاومت کافی در سازه جهت کنترل تغییر مکان جانبی تا از تخریب اعضاء سازه­ای و غیر سازه­ای تحت زلزله متوسط یا کوچک جلوگیری به عمل آید.2-ایجاد شکل پذیری و قدرت جذب انرژی مناسب در سازه به خاطر ممانعت از فرو ریختگی سازه در یک زلزله شدید

اسلاید 7: انواع قابهای فولادی: قاب خمشی (MRF) قاب با مهار بند هم مرکز (CBF) قاب با مهار بند خارج از مرکز (EBF) قاب با مهار بند زانوئی (KBF)

اسلاید 8: 1-2-1-قاب خمشي MRFقابهای خمشی (ممان­برMRF ) که اتصالات آنها در مقابل لنگر مقاوم می­باشند، (اتصالات صلب)، دارای خاصیت جذب انرژی فوق العاده خوبی هستند ولی نسبتا انعطاف­پذیر بوده و چنانچه سختی زیادی لازم باشد دیگر اقتصادی نخواهد بود

اسلاید 9: 1-2-2-قاب با مهار بندی هم مرکز CBFدر این نوع مهاربندی محور مهار بندها از محل تقاطع محورهای تیر و ستون عبور می­کند و همین نوع آرایش، سختی سازه را نسبت به قاب خمشی معادل به شدت افزایش داده و تغییر مکان جانبی سازه را محدود می­نمایند این مهاربندها در زلزله های شدید بعلت کمانش مهاربندها باعث تسلیم تیرها وستون ها می گردداخیرا در آئین نامه ها من جمله آئین نامه ایران جهت بهبود رفتار این قابها توصیه هایی نموده است (در طراحی مهاربندهایX وسایر مهاربند ها که بصورت کششی طراحی می شده اند را به فشاری تغییر دهند وهمچنین لاغری مهاربندی از عدد 300 به عدد 123 محدود گردید )

اسلاید 10: 1-2-3- قاب با مهار بند خارج از مرکز يا برون محور :. این سیستم مهاربندی که توسط پوپوف در سال 1978 پیشنهاد گردیده است. با توجه به عملکرد بسیار مناسبی که در آزمایشها، آنالیز و نیز در عمل از خود نشان داده، به عنوان سیستمی مناسب جهت مقابله در برابر نیروهای جانبی، توسعه یافته و وارد اکثر آئین­نامه­های زلزله جهان و از جمله آئین­نامه زلزله ایران شده است. . در این سیستم مهاربندی که در حقیقت ترکیبی از مقاومت و سختی قاب­های مهاربندی شده به همراه رفتار غیر الاستیک و جذب انرژی بالای قابهای مقاوم خمشی می­باشد. مهاربندها توسط تیرهای پیوند (Link beam) نسبتا کوتاه به اتصال تیر به ستون ویا به مهاربند دیگر مرتبط می­گرد

اسلاید 11: 1-2-3- قاب با مهار بند زانويی :این نوع مهاربندها از دو عضو قطری (یا مهاربند) و زانویی تشکیل شده­اند(شکل 1) اتصال مهاربند بصورت ساده و اتصال زانو صلب می­باشد.سیستم مهاربند زانویی روشی کاملا جدید بوده و در سال 1986 توسط اچوا پیشنهاد گردیده و از سال 1990 به بعد، عمدتا توسط بلندرابا نگرشی جدید مورد آنالیز، آزمایش و بررسی قرار گرفته است. این سیستم مهاربندی هنوز وارد آئین­نامه­ها نگردیده است در سیستم KBF عضو زانویی در حقیقت نقش تیر پیوند در سیستم EBF را ارضا نماید توصیه بر این است که در حالت سیستم با تسلیم خمشی زانو از مقاطع قوطی شکل استفاده گردد تا از کمانش جانبی پیچشی زانو جلوگیری گردد

اسلاید 12: 2- بررسی رفتار قابها 1-3-1-قابهای MRFاین قابها توانایی تحمل تغییر شکل­های زیاد و استهلاک انرژی بالایی می­باشند (شکل 1-2 )

اسلاید 13: 1-3-2-قابهای CBFاین قابها دارای ظرفیت استهلاک انرژی پائینی بوده است و این امر ناشی از کمانش سریع بادبندها تحت اثر بارهای تناوبی وارده از جانب سیکلهای زلزله می­باشد. (شکل 1-3 )

اسلاید 14: 1-3-3-قابهای EBFحلقه­های پسماند قاب EBF شبیه به قاب MRF پایدار بوده و این امر بخاطر جلوگیری از کمانش بادبندها و عدم کاهش مقاومت قاب در تغییر شکلهای غیر ارتجاعی تیر پیوندی می­باشد.(شکل 1-4 )

اسلاید 15: 1- 5 - تعريف واژه های کليدی1-5-1- شکل پذيری :به ماده­ای که هنگام مقاومت تغییر شکل قابل ملاحظه­ای را تحمل کند ماده شکل­پذیر گویند و سازه­هایی که اجزای آنها دارای تاب تحمل تغییر شکل­های غیر ارتجاعی زیادی باشند، سازه­های مناسبی برای مقابله با زلزله خواهند بود برای تعریف شکل­پذیری از منحنی نیرو تغییر شکل استفاده می­گردد شکل­پذیری بصورت نسبت ∆max به ∆y همچون تعریف می­شود و همیشه بزرگتر از یک می­باشد. .

اسلاید 16: 1-5-2- ضريب کاهش در اثر شکل پذيری(( :در اثر شکل­پذیری ساختمان ظرفیتی برای استهلاک انرژی هیسترزیس وجود خواهد داشت به دلیل این ظرفیت استهلاک انرژی، نیروی طراحی الاستیک را می­توان به تراز مقاومت تسلیم (Cy) کاهش داد:توجه به این نکته ضروری است که تراز مقاومت تسلیم به تراز ایجاد مکانیزم گسیختگی در سازه و یا فرو ریزش سازه اطلاق می­شود ونه به تراز اولین تسلیم در سازه.)

اسلاید 17: 1- 5 -5- ضريب رفتار(R)تجربه تأثیر زلزله­ها بر سازه­ها نشان می­دهد که سازه­ها در هنگام زلزله رفتار غیرخطی دارند و بدین دلیل مقدار قابل توجهی از انرژی ورودی زلزله را بصورت انرژی میرایی و پسماند تلف می­کند. بنابراین سازه­ها می­توانند برای نیروهای زلزله بسیار کمتر از نیروی لازم در حالت خطی طراحی گردند. تحلیل و طراحی دقیق سازه­ها در این حالت، با تحلیل غیرخطی میسر می­باشد که این نوع تحلیل با توجه به وقت­گیر بودن و نیاز به داشتن دانش قوی، روشی هزینه­بر است و انجام آن برای سازه­های معمولی غیراقتصادی می­باشد مطالعات آزمایشگاهی چندی تا کنون در مورد ضریب رفتار انجام شده است.در ایران تحقیقاتی در این زمینه انجام شده است که می­توان به مطالعات تهرانی­زاده و امیر پناهی اشاره نمود.

اسلاید 18: 1- 5 -5- ضريب اضافه مقاومتΩ ))اضافه مقاومت یکی از عوامل بسیار مهم در تعیین ضریب رفتار می­باشد اهمیت مقاومت افزون در جلوگیری از خراب شدن ساختمانها در هنگام زلزله­های شدید مدتی است که شناخته شده است. محققین مشاهده کردند که سازه­های کوتاه (با زمان تناوب پایین) کمتر از سازه­های بلند دچار تخریب می­شوند. این در صورتی است که ضریب رفتار واقعی ناشی سازه­های کوتاه همواره کوچکتر از مقادیر مربوط به سازه­های بلند است این ناشی از وجود مقاومت اضافه­ای علاوه بر مقاومت اصلی سازه می­باشد که در سازه­های کوتاه وجود دارد وسبب پایداری آنها در برابر زلزله می­گردددر آئین­نامه­های جدید طراحی در برابر زلزله اثر عامل فوق در تعیین ضریب رفتار بطور ضمنی اعمال گشته است بعنوان مثال در آئین­نامه سوئیس مقدار اضافه مقاومت برابر 54 درصد و در آئین­نامه کانادا مقدار آن برابر 67 درصدوآئین­نامه یوگسلاوی از 25 درصد تا 67 درصد نسبت به نوع سازه در حال تغییر است

اسلاید 19: برخي از عوامل مهمي که در اضافه مقاومت سازه نقش عمده اي دارند1- اختلاف بین تنشهای اسمی تسلیم مصالح با مقادیر واقعی آنها:2- بیشتر بودن ابعاد اعضاء از مقادیر مورد نیاز در طراحی لرزه­ای:3- در نظر گرفتن اثر مقاومتی اجزاء غیر سازه­ای:4- استفاده از مدلهای ریاضی ساده شده و محافظه­کارانه در تحلیل­ها:5- استفاده از روش بار جانبی معادل در تحلیل لرزه­های سازه­ها:6- باز توزیع نیروی جانبی:7- افزایش مقاومت خود به نوع مکانیزم تسلیم بستگی دارد:

اسلاید 20: برای تعیین اضافه مقاومت سازه به این صورت عمل می­شود که نیروهای طراحی جانبی سازه به همراه نیروهای ثقلی بر سازه اعمال می­شود و مقدار آن تغییر مکان طبقه فوقانی قاب به همراه برش پایه و تغییر مکان طبقه آخر به طور مداوم ثبت می­گردد. این عمل تا آنجا که اولین المان سازه جاری شود وتا کار تا زماني ادامه پيدا مي کند که يا سازه مکانيزم شده يا المان گسيخته شود . به منظور در نظر گرفتن عواملی نظیر اختلاف بین تنش­های تسلیم اسمی و واقعی مصالح، اثرالمانهای غیرسازه­ای و......، ضریب اضافه مقاومت به دست آمده از روش فوق را نامیده و آنرا توسط چند ضریب اصلاحی به مقاومت واقعی سازه تبدیل می­کنیم. طريقه بدست آوردن اضافه مقاومت :

اسلاید 21: ضريب تنش مجاز( :(yاین ضریب برای در نظر گرفتن اختلاف در الگوی آئین­نامه­های مصالح استفاده می­شود. برای طراحی بر اساس تنشهای مجاز: تراز مربوطه به نیروی طراحی (Cw) از تراز اولین مفصل پلاستیک (First plastic hing) (Cs)به وسیله ضریب تنش مجاز کاهش می­یابد . ضریب فوق همانطوری که ذکر گردیده در حدود 1.5 – 1.4 می­باشد مثلا این ضریب براساس آئین­نامه AISC-ASD به طریق زیر تخمین زده می­شود ضریب y وقتی روشی طراحی براساس مقاومت استفاده شود برابر یک خواهد بود.

اسلاید 22: الف- چنانچه در هنگام زلزله فرض شود، سازه همواره به حالت ارتجاعی باقی می­ماند و هیچگاه تسلیم نمی­شود در اینصورت واکنشی که سازه در هنگام زلزله از خود نشان می­دهد واکنش ارتجاعی نامیده می­شود و تحلیل انجام شده را تحلیل دینامیکی ارتجاعی می­نامند. در این حالت رابطه نیرو – تغییر مکان در سازه بصورت شکل(1-8) می باشد ب- چنانچه در موقع زلزله فرض شود که سازه در نیروی مشخصی از حالت ارتجاعی به حالت خمیری کامل می­رسد، در اینصورت واکنش سازه را واکنش ارتجاعی خمیری و تحلیل انجام گرفته را تحلیل دینامیکی ارتجاعی – خمیری می­نامند. 1-6تعيين رابطه بين ضريب رفتارو ضريب شکل پذيری:

اسلاید 23: در این شکل واکنش ارتجاعی کامل سازه در نقطه A نشان داده شده است اگر مقاومت سازه(Fp)بیش ازFAباشد سازه هیچگونه آسیبی نخواهد دید لیکن اگر مقاومت سازه(Fp) کمتر از FA باشد.در این صورت سازه تسلیم میشود و با تغییر شکل خمیری که خواهند داشت. انرژی زلزله را ذخیره می کند

اسلاید 24: تعيين رابطه بين ضريب رفتارو ضريب شکل پذيری:برای تعیین رابطه بین ضریب رفتار R و ضریب شکل­پذیری () بطور کلی دو نظریه وجود دارد: الف- نظریه تساوی تغییر مکانهای بیشینه واکنشدر این نظریه فرض می­شود که تغییر مکان بیشینه واکنش در تحلیل ارتجاعی برابر تغییر مکان بیشینه واکنش در تحلیل ارتجاعی – خمیری باشد و در نتیجه می­باشد.ب- نظریه تساوی انرژی پتانسیل واکنش بیشینهدر این نظریه فرض می­شود که انرژی پتانسیل ذخیره شده در حالت ارتجاعی برابر است با انرژی پتانسیل ذخیره شده در حالت ارتجاعی خمیری و در نتیجه . می­باشد.

اسلاید 25: استهلاک انرژی در بار گذاری متناوب ومنحني هيسترزيس:اگر جسم اصولا ارتجاعی نبوده و یا بارگذاری از حد ارتجاعی گذشته باشد تغییر فرم بصورت داخلی در جسم باقی می­ماند در چنین حالتی پس از باربرداری کاملا به نقطه شروع برنگشته و به نقطه دیگری مانند O1 خواهد رسید بهمین ترتیب چنانچه بارگذاری در جهت دیگر ادامه پیدا کند یعنی نیروی کششی تبدیل به نیروی فشاری شود به نقطه B خواهد رسید پس از باربرداری به نقطه O2 رسید و با انجام این آزمایش یک منحنی حلقه­ای شکل بدست می­آید که به منحنی هیسترزیس یا پسماند مشهور است.

اسلاید 26: 1-8-1-تقسيم بندی منحني های هيسترزيسرفتار منحني های هيسترزيس به دو دسته تقسيم بندی ميشوند: 1-هیسترزیس ثابت (خوب)2-هیسترزیس کاهنده(بد)رفتار هیسترزیس خوب (ثابت) باعث:الف) عدم کاهش مقاومت در اثر تناوب بارگذاریب) عدم کاهش مقاومت در اثر جابجایی­های زیاد ج) عدم کاهش منحنی در اثر تناوب بارگذاری و جابه­جایی­های زیاد

اسلاید 27: 1-9-مزايا ومعايب انواع مختلف قابهای فولادی1-1-9-مزايا ومعايب قاب خمشيMRF این نوع قاب بطور گسترده در ساختمانهای فلزی مناطق زلزله­خیز کاربرد دارد از مزایای این نوع قاب می­توان فراهم آوردن بازشوهای بزرگ جهت طراحی­های معماری را ذکر کرد.یکپارچگی این نوع قاب در برابر زلزله منوط به مقاومت و شکل­پذیری اتصالات تیر به ستون می­باشد. در طراحی این نوع قابها فلسفه طراحی تیر ضعیف و ستون قوی باید اعمال گردد بنابراین از مهمترین مزایای این قاب یکپارچگی و شکل­پذیری خیلی خوب آن می­باشد معايب اين قابها:الف) اجرای اتصالات آن مشکل است. ب) در ساختمانهای مرتفع به علت بزرگ شدن مقاطع، طرح اقتصادی نخواهد بود. ج) در مقایسه با دیگر انواع قابها هزینه اتصالات آن زیاد می­باشد و بعلت نرمی زیاد، قاب دارای سختی جانبی کمی می­باشد.

اسلاید 28: 1-9-2-مزايای قاب با مهار بندی هم مرکزCBFاز لحاظ اقتصادی برای دهانه­های نسبتا کوچک استفاده از این نوع قابها مقرون به صرفه نمی­باشد. از مزایای مهم این قابها سختی خوب در برابر بارهای جانبی، ساده بودن اتصالات و سرعت اجرای آنهاست. در مناطقی با زلزله­خیزی بالا، استفاده از این نوع قابها به طور گسترده پیشنهاد نمی­شود چون عناصر فشاری آن نظیر بادبند و ستون در بارهای تناوبی عمل کرده و بعد از چند سیکل تا حدود 05% اثر مقاومتی خود را از دست می­دهند. این قاب­ها هر چند دربرابر بارهای استاتیکی و باد مقاومت و سختی خیلی خوب از خود نشان می­دهند ولی به دلیل عدم شکل­پذیری مناسب از لحاظ جذب انرژی ضعیف عمل می­کنند.

اسلاید 29: 1-9-2-مزايای قاب با مهار بندی خارج مرکزEBFاین قاب دارای شکل­پذیری خیلی خوب و سختی جانبی مناسب می­باشد. از مشخصات این نوع قاب یک جزء تیر می­باشد که از آن بعنوان تیر پیوند یاد می­شود. تیر پیوند ما بین یک بادبند و یک ستون ویا ما بین دو بادبند قرار می­گیرد اگر این قاب طوری طرح شده باشد که هنگام زلزله­ای شدید تیر پیوند مانند فیوز شکل­پذیری عمل نماید، می­تواند مقدار زیادی از انرژی زلزله را جذب کرده و نیز از کمانش مهاربندی جلوگیری نماید.از نکات مهم در طراحی این قابها تعیین طول پیوند(e) و فراهم آوردن سخت­کننده­های مناسب جان تیر می­باشد. هرقدر طول پیوند بلندتر باشد، رفتار تیر پیوند به پیوند خمشی نزدیکتر می­شود. برابر آزمایشات انجام شده جذب واستهلاک انرژی تسلیم برشی بمراتب بیشتر از تسلیم خمشی در تیر پیوند می­باشد

اسلاید 30: 1-10-ديدگاه آئين نامه ها در خصوص ضريب رفتار(R) سازه­ها در هنگام وقوع زلزله­های متوسط و بالا وارد محدوده غیر خطی می­گردند و برای طراحی آنها نیاز به یک تحلیل غیرخطی می باشد­ ولی به دلیل پر هزینه بودن این روش و عدم گستردگی برنامه­های تحلیل غیرخطی و سهولت روش خطی، روشهای تحلیل و طراحی متداول، براساس تحلیل خطی سازه و با نیروی کاهش­یافته زلزله صورت می­گیرد اينکار از طریق استفاده از ضرایب کاهش مقاومت(ضرایب کاهش نیرو) انجام می­شود. بنابراین همانطور که از توضیحات فوق برمی­آید در تهیه مقررات لرزه­ای ساختمانها مهمترین کار تعیین ضریب رفتار می­باشد که این ضریب در آئین­نامه NEHRP به نام ضریب اصلاح پاسخ سازه R و آئین­نامه UBC به نام ضریب عملکرد سازه Rw نامبرده می­شود.

اسلاید 31: 1-11-چگونگي ايجاد و وارد شدن ضريب رفتار در محاسبات از آنچه که امروزه در تاریخچه سازه­ها با نامهای کلی ضریب رفتار، ضریب اصلاح پاسخ، ضریب کاهشی نیرو و یا ضریب کاهش مقاومت سازه برخورد می­شود، تا چند دهه پیش به این مفهوم وجود نداشتند. در زمانهای نه چندان دور برای طراحی لرزه­ای ساختمانها، اینگونه عمل می­شد که درصدی از وزن ساختمان، بصورت افقی معادل بار زلزله، به ساختمان اثر داده می­شد و ساختمان برای آن طراحی می­گردید مفهوم اخیر مورد استفاده بود تا اینکه K جای خود را به ضریب رفتار (R) داد . همه چیز در مورد R ، با تکمیل پروژه انجمن فن­آوری کاربردی(ATC – 3 - 06) 1978 شروع شد V=K.C1.W

اسلاید 32: اگر مرکز سختی سازه­ای بر مرکز جرم آن منطبق نباشد، نامتقارن بوده و چنانچه تحت حرکات زلزله قرار گیرد و علاوه بر حرکات جانبی، حرکت پیچشی نیز خواهد داشت و معادلات حرکت سیستم درگیر خواهد بود دو هدف از مطالعه رفتار سیستم نامتقارن موردنظر می­باشد، اول اینکه پاسخ تحت تأثیر چه پارامترهایی است و تأثیر این پارامترها بر آن چگونه است. دوم اینکه کوپل پیچشی درگیر چه تأثیری روی پاسخ سیستم دارد. در آئین­نامه زلزله ایران 2800 ، سیمای طراحی براساس خروج از مرکزی شامل دو قسمت است، قسمت اول خروج از مرکز دینامیکی و قسمت دوم خروج از مرکز تصادفی می­باشد. 1-12- تعریف عدم تقارن در سازه و اثر آن

اسلاید 33: As= سطح قطعه پوشيده از يخ Dc= بعد وابسته به شکل مقطع td= ضخامت يخ که بر اساس ضوابط آئين نامه تعيين مي شود.1- D + L + 0.7Di 2- D + 0.7Di+0.7Wi+S 3- 0.6D+0.7Di+0.7Wiترکيب بارهاي آئين نامه :(تنش مجاز) Di= وزن يخ Wi= بار باد در صورت وجود يخ

اسلاید 34: معادلات حرکت:معادلات حرکت را می­توان با استفاده از دینامیک اجسام صلب که توسط chopra (1977) شرح داده شده است اقتباس نمود:که:Xi = فاصلهi امین المان مقاوم از مرکز جرم در امتداد محورX Yi = فاصلهi امین المان مقاوم از مرکز جرم در امتداد محور Y Kix = سختی­های انتقالی نهایی i امین المان مقاوم در امتداد محور KiY = سختی­های انتقالی نهایی i امین المان مقاوم در امتداد محور

اسلاید 35: معادلات حرکت:براساس روابط Newmark و Rosenblueth (1971) یک تخمین دقیق از حداکثر مقدار جابه­جایی پاسخ ui می­تواند با ترکیب u1 و u2 و u3 حداکثر مقادیر طبیعی ارتعاش تعیین می­شود:که در آن m وn متعلق به مدلهای ارتعاشی هستند وجمله اول در معادله بالا بیانگر جذر مجموع مربعات بیشینه­های مدی است. عبارت دوم در این بررسی لازم است چون پاسخ سیستم را جهت حرکت درگیر پیچشی وابسته بین مدهای طبیعی کوتاه دوره ارتعاش اصلاح می­کند.

اسلاید 36: 1-14-معادلات و فرمولاسيون پاسخ قابهای خارج از مرکزبررسی­های متعدد روی اثرات خروج از مرکزهای کوچک در سازه­های بلند فضایی تقریبا منظم را می­توان با در نظر گرفتن یک سیستم قاب یک طبقه سه درجه آزادی بدست آورد. مشخصات دینامیکی از یک قاب یک طبقه را نیز می­توان با فرموله کردن مسائل مقادیر ویژه در مرکز جرم سازه برحسب سختی کلی نهایی سازه در مرکز سختی و فاصله بین آنها بصورت زیر بدست آورده می­شود: KX= سختی انتقالی طبقه در جهت x در مرکز سختی KY= سختی انتقالی طبقه در جهت y در مرکز سختی KO= سختی پیچشی طبقه در مرکز سختی r= شعاع چرخش(( ژیراسیون)) طبقه در پلان ex= فاصله مرکز جرم از مرکز سختی در جهت محور کلی x ey= فاصله مرکز جرم از مرکز سختی در جهت محور کلی y مؤلفه­های انتقالی و چرخشی مد nام هستند.

اسلاید 37: 1-14-معادلات و فرمولاسيون پاسخ قابهای خارج از مرکزمسائل کلی مقادیر ویژه ارائه شده در اینجا، بخاطر معادله مشخصه سه بعدی آن، نمی­توانند بصورت تحلیلی حل شوند، وگرنه این معادلات می­توانند برای حالت­های خاصی سختی انتقالی مساوی در جهت­های عمود بر هم حل شوند (kx=ky=k) اندازه خروج از مرکز کلی. نسبت سختی پیچشی به سختی انتقالی نسبت فرکانسهای درگیر به غیر درگیر. نسبت پریود انتقالی به پریود پیچشی سیستم غیر درگیر

اسلاید 38: فصل دوم:بررسي تحقيقات انجام يافته برروی ضريب رفتار وتاثير آرايش ونوع مهاربندی ها بر روی آنحسینی و ناصر اسدی در پژوهشکده بین­المللی زلزله­شناسی به منظور بررسی ضریب رفتار سازه­های متداول فولادی و در نظر گرفتن تأثیر عامل مشخصات هندسی و زمان تناوب سازه­ها، 54 قاب با سه سیستم سازه­ای شامل قاب خمشی، قاب ساده با مهاربندی هم­مرکز و قاب مهاربندی هم­مرکز مرکب با قاب خمشی که رواج آن در ایران بیشتر می­باشد مطالعه شده است نوع سیستم سازه ای μ Y Rs Rwقاب خمشی معمولی 4-2.5 1.4 1.2 5-4قاب خمشی با ستون قوی 5-3 1.41.4-1.2 9-6قاب مهار بندی 2.5-1.5 4-31.5-1.1 8-6قاب مرکب با ستون معمولی 4.5-2.5 4-2 2-1.515-10قاب مرکب با ستون قوی 5-3 4.5-2 2-1.5 17-10جدول2-2 نمودار تغییر مکان نسبی قابها باد سیستم سازه ای مختلف بر حسب برش پایه نسبی اختلاف بین شکل­پذیری و اضافه مقاومت قاب دو طبقه با پنج طبقه بسیار زیاد می­باشد در حالیکه این اختلاف بین قاب پنج و ده طبقه کمتر است.

اسلاید 39: عالمی و حاجی کاظمی به بررسی مقایسه­ای رفتار مهاربندها در سازه­های فولادی پرداختند بدین منظور پنج قاب سه دهانه و سه طبقه مطابق شکل و تحت بارگذاری استاتیکی مساوی قرار گرفته و توسط برنامه sap90 آنالیز گردیده­اند که نتایج در زيرارائه شده است و نتایج بدست آمده از آنالیز حاکی از آن است که: قابهای (1)تا(3)سختی نزدیک به یکدیگر داشته و سختی قابهای (4)و(5)بسیار بزرگتر می­باشد. در مقایسه با قابهای (1)تا (3)، نیروی مهاربندها در قاب (2) بزرگتر می­باشند. اما بدلیل طول کوتاهتر، لاغری کوچکتر داشته و ضریب کاهش تنش مجاز بزرگتری دارد بنابراین مهاربندها در قاب (2)از قابهای (1)و(3)قویتر می­باشد. نتایج بدست آمده از آنالیز قابهای (4)و(5)بیانگر رفتار مناسبتراین دو قاب نسبت به قابهای (1)تا(3) می­باشد. در این دو قاب (بخصوص در قاب 5)، تغییر مکانها کاهش و سختی افزایش قابل ملاحظه­ای داشته­اند.

اسلاید 40: در ادامه این مقاله استفاده از مهاربند جهت تقویت سازه­ها مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجایی که افزایش مهاربند به قابهای موجود، یکی از راههای مناسب و اجرایی تقویت سازه­ها می­باشد که رفتار سازه را تا حد زیادی بهبود می­بخشد. ایشان ابتدا به بررسی یک قاب چهار طبقه و سه دهانه (شکل 2-8)و اثرات تقویتی مهاربندهای بر روی آن و سپس همان قاب با فرض افزایش یک طبقه به ارتفاع قاب و دو دهانه به عرض قاب و تغییر کاربری وسط مهاربندها تقویت گردیده و نتایج آن ثبت گرديدقاب(6)کمترین و قاب (3) بیشترین تغییر مکان طبقه را داراست. البته در تمامی قابها تغییر مکان بسیار کوچکتر از حد مجاز آئین­نامه زلزله ایران (ویرایش دوم)یعنی طبقه می­باشد.بیشترین نیروی فشاری وارده به پی و ستون در قاب (5) ایجاد گردیده است.مطابق نتایج آنالیز، تغییر در نحوه توزیع مهاربندی، نحوه توزیع بار را تغییر می­دهد.

اسلاید 41: عبارات زير براي تخمين برش پايه ماکزيمم و عکس العمل عمودي ناشي از تحريکات افقي و عمودي زلزله ارائه شد.Vh = M * A * (1.91 – 0.66 Tf)Vv = M * A * (0.36 + 8.01 Ta) اين عبارات بر مبناي جرم کل برج, پائينترين پريود خمشي (يا محوري) برج و شتاب پيک زمين در محل برج هستند. اين عبارات پارامتر هاي پاسخ لرزه اي هستند که بايد نشان دهندکه آيا اثرات زلزله در طراحي حاکم اند يا خير.

اسلاید 42: غفوری آشتیانی و کاظم[18] به بررسی اثر بادبندهای هم­مرکز و خارج از مرکز در پاسخ و خصوصیات دینامیکی سازه­های اتصال خورجینی پرداختند بر روی یک سازه چهار طبقه مدل شده با مقیاس 1:2 از نوع اتصال خورجینی، خصوصیات دینامیکی شامل فرکانسهای طبیعی، شکل مودهای ارتعاشی و نسبتهای میرایی سازه واقعی تعیین گردید سپس با نصب بادبندهای مختلف هم­مرکز (X- شکل و K شکل)و بادبندهای خارج از مرکز(EBFو KNEE-شکل)در قاب اتصال خورجینی و انجام آزمایش ارتعاش اجباری به نتايج زير رسيدند: لبادبندهای هم­مرکز و خارج مرکز استفاده شده در اضلاع شرقی و غربی ساختمان مد

اسلاید 43: استفاده از بادبندهای هم­مرکز در قاب اتصال خورجینی مدل واقعی فرکانس مود اول ارتعاشی را به میزان 278 درصد برای بادبند X شکل و 234 درصد برای بادبند K شکل افزایش خواهد داد. همچنین چنانچه از بادبندهای خارج از مرکز استفاده گردد، فرکانس مود اول ارتعاش برای بادبند EBF به میزان 138 و برای بادبند KNEE شکل به میزان 62 درصد افزایش می­یابد.نسبتهای میرایی مود اول ارتعاشی برای سازه اتصال خورجینی با بادبندهای خارج از مرکز در مقایسه با سازه اتصال خورجینی با بادبندهای هم­مرکز و بدون بادبندی بیشتر می­باشد حداکثر تغییر مکان طبقه چهارم با استفاده از تحلیل دینامیکی طیف پاسخ جذر مجموع مربعات (SRSS) هنگامی که از طیف میانگین ده زلزله استفاده گردیده برای سازه اتصال خورجینی همراه با بادبند X-شکل برابر 1.31 سانتیمتر با بادبند K-شکل برابر 1.58 سانتیمتر، با بادبند EBF برابر 1.65 سانتیمتر و با بادبند KNEE شکل برابر 2.25 سانتیمتر می­باشد و برای حالتی که بادبند وجود ندارد حداکثر تغییر مکان طبقه چهارم برابر 7.8 سانتیمتر می­باشد که نشان می­دهد استفاده از بادبند خصوصا بادبندهای X-شکل در کاهش تغییر مکان جانبی مؤثرند.نتايج تحقيق:

اسلاید 44: 1- ضریب کاهش در اثر شکل­پذیری (Rμ)اصولا تابعی از ضریب شکل­پذیری کلی سازه، پریود سیستم و شرایط خاک محل می­باشد، عوامل دیگری که به مقدار خیلی کم بر این ضریب تأثیر می­گذارند عبارتند از: نوع رفتار هیسترزیس، میرایی، فاصله از مرکز سطحی زلزله و بزرگی زلزله. 2- ضرایب اضافه مقاومت تابعی از عوامل متعددی می­باشد که از جمله این عوامل پریود ارتعاش ساختمان است. مقدار این ضریب برای ساختمانهای با پریود کم (ساختمانهای کوتاه) بیشتر از ساختمانهای با پریود زیاد(ساختمانهای بلند)می­باشد.3- ضریب اضافه مقاومت از ساختمانی به ساختمان دیگر، متفاوت می­باشد و در نتیجه بهتر آن است که مقدار این ضریب را برای هر ساختمان با یک روش تحلیلی به دست آورد.جمع بندی :

اسلاید 45: 4- سیستم مهاربندی هم­مرکز (CBF) با طراحی کششی مهاربندها دارای نقیصه شکل­پذیری پائین و کمانش گسترده مهاربندها در زلزله­های شدید می­باشد که با طراحی فشاری مهاربندها و تأمین لاغری حداکثر 123 برای فولاد معمولی (مطابق آئین­نامه 2800 ایران- ویرایش دوم)، رفتار لرزه­ای این سیستم مهاربندی تا حد زیادی بهبود می­یابد 5- با استفاده از سیستم مهاربندی خارج از مرکز یا برون محور EBF به دلیل شکل­پذیری و سختی بالا نقص اصلی سیستم مهاربندی هم­مرکز برطرف می­گردد. همچنین مقایسه رفتار انواع مهاربندها با توجه به آنالیز خطی و غیرخطی انجام شده، حاکی از برتری سیستم EBF و CBF می­باشد. 6- ضریب رفتار اعمال کننده فلسفه طراحی و نیز اعمال کننده کاهش در نیروی جانبی سازه بدلیل اتلاف انرژی در اثر رفتار غیرخطی و میرایی سازه و اضافه مقاومت آن می­باشد. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که ضریب رفتار علاوه بر اینکه با افزایش زمان تناوب سازه بطور کلی کاهش می­یابد، در ارتفاع سازه با توجه به اینکه توزیع شکل­پذیری در آن متغیر می­باشد، مقادیر متفاوتی دارا می­باشد. لذا به نظر می رسد که در تعیین ضریب رفتار سیستم­های ساختمانی در آئین­نامه­ها نیاز به در نظر گرفتن عوامل بیشتری می­باشد.

اسلاید 46: پایان