سازه و فولاد
سال:1394 | دوره:11 | شماره:17 |تعداد مقالات:8

برخورد ساختمان های پایه ثابت در اثر حرکت های قوی زمین، می تواند موجب آسیب های موضعی و یا فرو ریزی سازه ها گردد. در واقع، نبود فاصله کافی جهت تسهیل جابجایی نسبی موجب برخورد سازه های مجاور شده، رفتار لرزه ای آنها را متاثر خواهد نمود. این مساله برای سیستم های نوین لرز ه ای مانند جداگر های لرزه ای کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در مقاله حاضر بمنظور بررسی اثر حوزه های دور و نزدیک گسل، امکان برخورد سازه ایزوله شده با دیوار پیرامونی و سازه های پایه ثابت مجاور فراهم گردیده است. نتایج حاصل نشان می دهد علاوه بر پریود غالب، هر چه زمان تناوب متوسط رکورد (Tm) به زمان تناوب طبیعی سازه ها نزدیک باشد، برخورد بحرانی تر خواهد بود. همچنین هرچه ارتفاع سازه های مجاور به سازه ایزوله شده نزدیک تر باشد، اثرات زلزله های نزدیک گسل بحرانی تر خواهد بود. نتایج تحلیل ها نشان داد، میزان تاثیر پذیری نیروی ضربه در زلزله های نزدیک گسل با افزایش ارتفاع سازه های مجاور می تواند تا حدود 4 برابر بیشتر از زلزله های دور از گسل باشد.

بعد از زلزله نورتریج، محققین بسیاری یکی از علل شکست اتصالات را وقوع پدیده خستگی کم چرخه تحت بارهای سیکلیک زلزله معرفی نمودند. مطالعات انجام شده در زمینه خستگی کم چرخه در سازه های قاب خمشی فولادی، اغلب به صورت آزمایشگاهی، تحلیلی و به صورت موضعی در قالب اتصال انجام شده است، لذا لزوم ارزیابی نقاط بحرانی کل سازه و تاثیر پارامترهای لرزه ای در مقیاس کلی قاب، بیشتر احساس می شود. در مقاله حاضر ضمن مدل سازی و انجام آنالیز دینامیکی یک قاب خمشی فولادی، تاثیر خستگی کم چرخه تحت زلزله های مختلف در اتصالات قاب مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. میزان آسیب و یا کاهش عمر خستگی هماهنگی مناسبی با طیف پاسخ زلزله های متفاوت در پریود سازه داشته است. همچنین نتایج نشان می دهد افزایش ماکزیمم شتاب زلزله، سبب افزایش آسیب خستگی در اتصال شده است و با کاهش 68 درصدی مدت زلزله در تحلیل، آسیب خستگی در اتصال با 17 درصد کاهش (بطور متوسط) همراه بوده است.

با توجه به تقاضای روزافزون برای طراحی و ساخت سازه های بلند مرتبه قاب خمشی، و وجود مزایای استفاده از فولاد مقاومت بالا در این نوع سازه ها (اعم از صرفه جویی در تولید، سهولت نصب و انتقال به محل اجرا، طراحی ظریف اعضا و کاهش آلودگی های زیست محیطی)، لزوم بررسی اتصالات گیردار ساخته شده از فولاد پرمقاومت وجود دارد. از طرفی استفاده از فولاد با تنش جاری شدن بیشتر از حد معمولی (240 نیوتن بر میلیمتر مربع) سبب کاهش شکل پذیری اتصال می گردد. از این رو ایده دستیابی به مدل اتصالی که در کنار بکارگیری فولاد مقاومت بالا و استفاده از مزایای آن، سبب کاهش شکل پذیری نشود، مطرح گردید. بدین منظور تنها در جزئی از المان تیر که پیش بینی ایجاد مفصل پلاستیک می شود (المان فداشونده یا فیوز) از فولاد با مقاومت پایین استفاده شده مابقی المان های اتصال که رفتاری الاستیک را در خلال بارگذاری تجربه می کنند، از فولاد پرمقاومت می باشند. در این روش با تضعیف فولاد قسمت ابتدایی تیر، مفصل پلاستیک به دور از ناحیه بر ستون تشکیل شده و همچنین با بکارگیری فولاد مقاومت بالا در سایر المان ها، کاهش وزن سازه و کاهش هزینه های حمل و نقل و ساخت و ساز اتفاق می افتد. همچنین در راستای صحت سنجی ایده موجود، مدلسازی هایی بر روی اتصال صلیبی شکل ستون- درختی انجام پذیرفت و نتایج حاصله با اتصالات رایج مقایسه گردید و امکان جایگزینی اتصال پیشنهادی با اتصالات موجود انجام گردید.

مهاربندهای همگرا یکی از متداول ترین سیستم های باربر جانبی سازه ها می باشند که به دلیل سهولت اجرا و هزینه کمتر نسبت به قاب های خمشی همواره مورد توجه بوده اند، ولی رفتار غیرشکل پذیر آنها پس از کمانش عضو فشاری سبب افت محسوس عملکرد آنها می گردد. لذا همواره محققین مختلف سعی در ارائه راهکارهایی جهت مقابله با این ضعف نموده اند. در این مقاله اثر کاربرد نبشی فولادی در مهاربند شیاردار قبل از صفحه اتصال کناری جهت جلوگیری از کمانش زود هنگام آن مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت شناسایی رفتار عضو پیشنهادی، از تحلیل های استاتیکی غیر خطی توسط نرم افزار اجزای محدود ABAQUS استفاده گردید. نتایج حاکی از بهبود عملکرد چرخه ای و افزایش شکل پذیری مهاربند همگرا بوده که با توجه به سهولت اجرای آن می تواند به عنوان سیستم موثر در استهلاک انرژی زلزله بکار رود. مقایسه منحنی های هیسترزیس نمونه پیشنهادی با مهاربند معمولی گویای رفتار متقارن و پایدارتر بوده و تا تغییرمکان حدود 3 سانتیمتر نیز افت مقاومت و سختی در آن دیده نمی شود، لیکن مهاربند معمولی در تغییر مکان چرخه ای حدود 1 سانتیمتر دچار کمانش شده است.

در این تحقیق، رفتار اتصال محدود در لغزش تیر فولادی به ستون CFT با استفاده و یا عدم استفاده از سخت کننده در جان تیر، تحت مطالعه ای تحلیلی قرار گرفته است. در اتصال مطالعه شده، تیر فولادی و سخت کننده های مثلثی متصل شده روی بال های آن، توسط ورق انتهایی و میل مهارهای عبور کننده از درون ستون در طرفین آن نصب می گردد. در مطالعه حاضر، 5 نمونه با تعداد و آرایشی متفاوت از سخت کننده در جان تیر، پس از طراحی مطابق با ضوابط پیشنهاد شده در آئین نامه AISC 2011، در محیط نرم افزار المان محدود ABAQUS تحت بارگذاری چرخه ای و یکنواخت قرار گرفته اند. در ابتدای مطالعه، جهت دستیابی به روند صحیح مدل سازی تحلیلی در نرم افزار، نتایج حاصل از بارگذاری نمونه ای آزمایشگاهی (به عنوان مرجعی قابل اطمینان) با نمونه تحلیلی مدل سازی شده مقایسه و ارزیابی شده است. بررسی تحلیلی نمونه های طراحی شده، علاوه بر اثبات رفتار مناسب اتصال موجود تحت بارگذاری چرخه ای و یکنواخت، تاثیر چشمگیر سخت کننده های جان تیر بر عملکرد اتصال مطالعه شده را تایید می نماید.

سیستم مقاوم لرزه ای دیوارهای برشی فولادی همبسته، حالت توسعه یافته سیستم دیوار برشی فولادی ویژه است. در تحقیقات محدود صورت گرفته تا کنون، فقدان شیوه ای مناسب برای تحلیل و طراحی این سیستم، منجر به عدم درک صحیح از رفتار و طراحی محافظه کارانه آن شده است. در این مقاله ضمن معرفی رویکرد طراحی کشسان این سیستم، روش طراحی مومسان بر پایه کارکرد، برای طراحی لرزه ای این سیستم توسعه داده شده است. به منظور بررسی روش طراحی، 12 نمونه سازه 6 و 12 طبقه با درصدهای همبندی 30 و 45 و 60 درصد و تیر همبند با دو رفتار خمشی و خمشی-برشی طراحی شده است. این نمونه ها مدل سازی عددی شده اند و مورد ارزیابی تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون قرار گرفته اند و در نهایت سطح عملکردشان بررسی شده است. نتایج نشان داد که روش طراحی ارائه شده، منجر به بینش بیشتر از رفتار سازه، کنترل بیشتر روی طراحی و دستیابی به هدف های عملکردی خواهد شد.

در این مقاله عملکرد سیستم های مقاوم جانبی با ساختار قاب صلب لوله ای بر پایه ارزیابی پاسخ دینامیکی غیرخطی سازه های فولادی میان مرتبه تحت رکوردهای حوزه نزدیک و حوزه دور از صفحه شکست گسل مورد مطالعه قرار گرفته است. سه مدل مطالعاتی مختلف با اسکلت قاب صلب لوله ای انتخاب و بر اساس ضوابط لرزه ای موجود در آیین نامه 3-2800 و نیز مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های فولادی) طراحی شده اند. همچنین در این پژوهش، معیار اصلی در انتخاب رکوردهای حوزه نزدیک برای انجام تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی، حضور یک پالس منفرد با پریود بلند و دامنه بزرگ همراه با ساختارهای چند گانه موجی شکل در تاریخچه زمانی سرعت زمین بوده است. ارزیابی نتایج تحلیلی این پژوهش با تاکید اساسی بر روی تغییرات دو پارامتر تغییرمکان جانبی و دریفت طبقات که در پروسه طراحی از اهمیت بسزایی برخوردارند، صورت گرفته است. افزون بر آن دیده شد که ماکزیمم ایجاد شده برای پارامتر دریفت بیشتر از 3.5 درصد بوده و میزان دوران چشمه اتصال در ترازهای فوقانی سازه های مطالعاتی نیز بیشتر از 5 درصد رادیان بدست آمد. همچنین ملاحظه گردید که ساختار پاسخ لرزه ای ساختمان های فولادی میان مرتبه با اسکلت قاب محیطی خمشی، بطور چشمگیری تحت تاثیر رکوردهای زلزله قوی که در تاریخچه زمانی آنها پالس های با پریود بلند ظاهر می شوند، قرار می گیرد.