بررسي گسيختگي پيشرونده ناشي از خرابي موضعي قاب هاي با مهاربندي هم محور(CBF)

كارشناسي ارشد

سازه ها با توجه به فلسفه طراحي لرزه اي در زلزله هاي شديد وارد محدوده غير خطي خواهند شد.در محدوده غير خطي،شكل پذيري سازه نقش تعيين كننده اي در رفتاره لرزه اي آن دارد.بنابراين در طراحي سازه ها علاوه بر رعايت ملزومات آيين نامه ها كه تضمين كننده مقاومت وسختي مي باشند،بايستي توجه كافي به شكل پذيري آنهامعطوف داشت.نتايج تحقيقات بيانگررفتار نامناسب قابهاي مهاربندي شده ضربدري در زلزله مي باشد.اين قابها داراي رفتار چرخه اي كاهنده(بد مقاومت)وسختي اوليه بالامي باشد وپس از ورود به حوزه غير خطي رفتار دچار افت شديد سختي مي گردند.بنابراين مساله خرابي(فروپاشي) پيشرونده اعضاي مهاربند دراين سازه ها بيشترحائز اهميت مي باشد.بااعمال نيروهاي شديد زلزله،اعضاي باربر جانبي سازه قاب مهاربندي شده به صورت متوالي وارد محدوده غير خطي شده واين روند ممكن است تا ناپايداري كل سازه ادامه يابد.از طرفي باعلم به اينكه نيروهاي زلزله به صورت ناگهاني به سازه اعمال مي شوند، ممكن است در هريك از اعضاي مهاربندي خرابي موضعي به بوجود آيد.در اثر اين خرابي موضعي،بدون اينكه افزايشي در بارهاي خارجي وارده پيش آيد،باز توزيعي در نيروهاي داخلي سازه پديد مي آيد وسايراعضا تحت اثر نيروهاي اضافي قرار مي گيرند.در اثر اين نيروهاي اضافي ممكن است در يك عضوياتعداد بيشتري از اعضا نيز مفاصل پلاستيك ايجاد گردد.بدين ترتيب روندتشكيل مفاصل پلاستيك در سازه سرعت گرفته ومنجربه كاهش بار نهايي قابل تحمل توسط سيستم شدهودر نهايت موجب كاهش شكل پذيري سازه ميگردد.در اين تحقيق ابتدا به كمك روش عناصرمحدودABAQUS،رفتار كمانشي اعضاي مهار بند فشاري در حالتهاي مختلف كمانش،تعيين ومورد بررسي قرارگرفته است.سپس با استفاده از تحليل استاتيكي غير خطي بار فزاينده (push over)به كمك نرم افزار ETABS،به بررسي رفتار لرزه اي قابهاي مهار بندي شده ضربدري پرداخته شده است.تاثيرپارامترهايي از قبيل نوع كمانش اعضاي مهاربند،حذف اعضا از سيستم سازه،ناكاملي هندسي،تعداد طبقات ونوع سيستم قاب ساختماني،بر رفتار لرزه اي مدلها مورد مطالعه قرار گرفته است.نتايج بيانكر اين هستندكه:1- نتايج حاصل از تحليل كمانش وپس كمانشي نيم رخ هاي اين تحقيق بيانگر اين واقعيت مي باشند كه با كاهش ضريب طول موثر اعضا، بار كمانشي آنها به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد اما با نزديك شدن لاغري اعضا به محدوده‌ي لاغري هاي متوسط، مقدار سختي پس كمانشي منفي اعضا افزايش يافته و اعضاي فشاري رفتار ترد خواهند داشت. 2-با افزايش مقدار ناكاملي هندسي اعضاي مهاربند در قابهاي ساده، نيروي برشي اولين مفصل پلاستيك (خرابي اوليه) در تراز بار كمتري اتفاق افتاده است. در ناكاملي هاي هندسي بزرگ، رفتار سازه متاثر از ميزان ناكاملي هندسي اعضاي مهاربند نمي باشند. -3در تحليل استاتيكي غير خطي استفاده از توزيع نوع اول سبب برآوردظرفيت كمتردر سازه خواهد شد.اين توزيع غير يكنواخت بوده وبالاي سازه را بيشتر تحت تاثير قرار مي دهدبنابراين سازه بطور غير يكنواخت وارد ناحيه غير خطي شده ونمي تواند به خوبي از كل ظرفيت خود استفاده نمايد.برنامه جهت برابري ظرفيت برآورده شده با نياز لرزه اي سازه را به ميزان بيشتري هل داده كه اين مسئله سبب تغيير مكان هدف بزرگتر بلاخص در سازه هاي بلند نسبت به توزيع نوع دوم خواهد شد.همچنين توزيع بار نوع دوم قادر است ظرفيت سازه را به مقدار بيشتري برآوردنمايداين موضوع به دليل توزيع بار افزايشي يكنواخت بر سازه روي مي دهدبه عبارتي تعداد بيشتري از اعضاي سازه اي وارد محدوده پلاستيك شده وظرفيت سازه نسبت به توزيع اول بيشتر برآورد مي شود. 4 -در مدل هايي كه ضريب طول موثركمانش اعضاي مهاربند آنها كوچكتر مي باشد، به دليل ظرفيت فشاري زياد اعضاي مهاربند، سازه خرابي موضعي ناشي از حذف عضو را تحمل كرده و در تغيير مكان بيشتري به فروپاشي ميرسد. به عبارت ديگر با كاهش ضريب طول موثر اعضاي مهاربند، مقاومت سازه در برابر حذف اعضا از سيستم، افزايش مي يابد. واژه‌هاي كليدي:گسيختگي(فروپاشي) پيشرونده، قابهاي مهاربندي شده ضربدري،خرابي موضعي، تحليل استاتيكي غير خطي بار فزاينده(push over)، توزيع بار جانبي،شكل پذيري، ناكاملي هندسي

193254

دانشگاه علم و صنعت ايران

سازه

دكتر محسنعلي شايانفر