در این تحقیق تلاش شده است ضریب کاهش شکل پذیری قاب های مهاربندی شده ضربدری معمولی و ویژه که در دو دهانه کناری قرار دارند، مورد ارزیابی قرار گیرد. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، از نظر میزان مصالح مصرفی قاب های مهاربندی شده ضربدری ویژه و واقع در دو دهانه کناری نسبت به قاب های مهاربندی شده معمولی بترتیب برای قاب های یک تا شانزده طبقه از 15 الی 45 درصد مقرون به صرفه تر است. در شانزده قاب یک تا شانزده طبقه مهاربندی شده ضربدری معمولی به جز در قاب شانزده طبقه در بقیه قاب ها، ضریب کاهش شکل پذیری از مقدار مورد نظر آئین نامهASCE7 بیشتر بوده و در اینگونه قاب های مهاربندی شده ضربدری و واقع در دو دهانه کناری مشکلی از حیث تامین شکل پذیری مورد نیاز مشاهده نگردید. همچنین بر اساس نتایچ حاصله، با وجود اینکه ضریب رفتار پیشنهاد شده در پیش نویس استاندارد 2800 ایران برای قاب های مهاربندی شده همگرای ویژه منطقی تر از ضریب رفتار پیش بینی شده در آئین نامه ASCE7 است، لیکن مطابق نتایج بدست آمده از این تحقیق برای شانزده قاب مهاربندی شده ضربدری ویژه و واقع در دو دهانه کناری، ضریب رفتار باید کمتر از 5.5 در نظر گرفته شود.

مهندسان سازه همیشه به دنبال طراحی سازه هایی بودند که بتوانند عملکردشان را هنگام زلزله پیش بینی کنند. با استفاده از روش طراحی مبتنی برعملکرد می توان سازه ها را مورد بررسی قرارداد تا رفتاری که در برخورد با زلزله مورد انتظار از خود نشان می دهند را مشاهده کرد. امروزه بهینه سازی در طراحی سازه ها از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. زیرا میزان هزینه برای اجرای یک سازه که از نظر اقتصادی بصرفه باشد بر اهمیت این موضوع تاثیر می گذارد. در این مطالعه بهینه سازی وزن قاب های مهاربندی همگرا بر اساس روش طراحی مبتنی بر عملکرد مورد سنجش قرار گرفته است. به دلیل آنکه یکی از مرسوم ترین روش های تحلیل برای ارزیابی عملکرد لرزه ای روش تحلیل استاتیکی غیرخطی می باشد در این مطالعه این روش به عنوان مبنای تحلیل به کارگرفته شده است. مباحث بهینه سازی به دو زیرمجموعه تابع هدف و محدودیت ها تقسیم بندی می شود. تابع هدف این پژوهش براساس معیاری از وزن سازه نوشته شده است. قیود مسئله بهینه سازی نیز شامل معیارهای پذیرش برای اعضای کنترل شونده توسط نیرو و کنترل شونده توسط تغییرشکل و سایر قیود طراحی در سطوح عملکردی مورد نظر هستند. به منظور امکان سنجی طراحی بهینه براساس مسئله تعریف شده بهینه سازی وزن دو قاب مهاربندی همگرای فولادی دوبعدی بااستفاده از الگوریتم فراابتکاری مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان می دهد که می توان قاب مهاربندی همگرا را براساس روش مبتنی برعملکرد و با استفاده از الگوریتم فراابتکاری طراحی بهینه کرد.

بادبندهای همگرا معمولا برای پایداری قابها در برابر نیروهای جانبی در طراحی لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. طبق فلسفه طراحی لرزه ای انتظار می رود که سیستم های مهاربندی همگرا تحت زلزله های شدید بتوانند پاسخ غیرارتجاعی پایدار و مداومی از خود نشان دهند. در اینگونه قابها بادبندها به وسیله ورق به تیرها و ستونها متصل می شوند و تغییر شکل غیر الاستیک در زمان تسلیم عضو به صورت کششی و کمانش غیر الاستیک اتفاق می افتد. آزمایشات تجربی جدید نشان می دهند که عملکرد لرزه ای بادبندهای همگرا با طراحی ورق اتصال و با اجازه یافتن ورق اتصال به تسلیم شدن بهبود می یابد. در این پژوهش ضمن بررسی تاثیرات ورق اتصال و تغییرات آنها، مدل اجزاء محدود غیرالاستیک و روشهای آنالیز مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه می گردند. موارد مهم در جزئیات قابها شامل تاثیر ورق اتصال بادبند در صلبیت اتصال تیر به ستون، شکل و ضخامت ورق اتصال و تجزیه و حلیل تغییر شکل های غیر الاستیک می باشد. نتایج پیشنهاد شده باعث بهبود شکل و جزئیات این نوع اتصالات می گردد.

قاب مهاربندی همگرا یکی از سیستم های باربر جانبی پرکاربرد می باشد. مهم ترین ضابطه در طراحی اتصالات قاب مهاربند همگرای ویژه که آن را از سیستم معمولی متمایز می سازد، ضابطه خط آزاد خمش می باشد. مطابق این ضابطه، به منظور فراهم آمدن امکان چرخش آزادانه در انتهای مهاربند و در نتیجه افزایش شکل پذیری قاب، رعایت فاصله آزاد از انتهای مهاربند به اندازه 2 برابر ضخامت ورق اتصال الزامی است. رفتار لرزه ای این نوع اتصال بصورت تک و دوبل جای بحث و بررسی فراوانی دارد. در این تحقیق مدل سازی رفتار لرزه ای ورق های اتصال باریک شونده مربوط به یک قاب با مهاربندی همگرای ویژه در نرم افزار آباکوس انجام گرفته است. نمونه ها تحت بارگذاری تغییرشکل سیکلی غیرخطی با توجه به پروتکل آزمایش ATC-24 قرار گرفتند. رفتار لرزه ای اتصالات مورد بررسی از لحاظ ضریب شکل پذیری، تعداد سیکل قبل از گسیختکی، دریفت قبل از گسیختگی و مقاومت کششی و فشاری مورد مقایسه قرار گرفته است. پارمترهای اصلی که که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است عبارتند از فاصله آزاد خمش، ورق دوبل یا ورق تک و زاویه باریک شوندگی. از جمله نتایج به دست آمده این است که استفاده از ورق اتصال دوبل به جای ورق اتصال تک در قاب های مهاربندی همگرا توصیه نمی شود. ورق های اتصال دارای زاویه باریک شوندگی 15 درجه دارای ظرفیت شکل پذیری و رفتار لرزه ای بهتری نسبت به ورق های اتصال دارای زاویه باریک شوندگی 25 درجه هستند. برای ورق های اتصال تک با زاویه باریک شوندگی 15 درجه فاصله آزاد خمش مناسب با توجه به نمونه های مورد مطالعه برابر) (-2t به دست آمده است که منطبق بر مبحث 10 نیست. برای ورق های اتصال تک با زاویه باریک شوندگی 25 درجه فاصله آزاد خمش مناسب با توجه به نمونه های مورد مطالعه برابر 2t به دست آمده است که منطبق بر مبحث 10 می باشد.

در این مطالعه سیزده نمونه رینگ فولادی در نرم افزار ANSYS(V12) مدل سازی و با استفاده از آیین نامه ATC-24 تحت بارگذاری و تحلیل استاتیکی غیر خطی قرار گرفته اند. سپس ظرفیت باربری و تغییر قطر تسلیم و نهایی رینگ ها محاسبه شدند. یک قاب فولادی هم محور یک طبقه یک دهانه با استفاده از آیین نامه 2800 ویرایش سوم ایران به کمک نرم افزار ETABS (V9.5) با روش استاتیکی معادل تحلیل و طراحی شد. سپس با محاسبه بار بحرانی کمانش مهاربند، رینگ فولادی مناسب انتخاب گردید. با استفاده از نرم افزار SAP2000(V12) قاب حاوی رینگ فولادی مدل سازی و با استفاده از هفت شتاب نگاشت حوزه دور، تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی قرار گرفت. از مطالعه تحلیلی رینگ ها مشخص شد که افزایش پهنا و ضخامت رینگ، موجب افزایش ظرفیت باربری و همچنین افزایش قطر رینگ باعث کاهش ظرفیت باربری رینگ می شود. استفاده از رینگ فولادی در قاب فولادی همگرا، موجب کاهش برش پایه و سختی موثر سازه و افزایش زمان تناوب و جابه جایی سازه می گردد.

در ساختمان ها از سیستم های باربر جانبی مختلفی برای مقابله با نیروی های جانبی وارد بر ساختمان استفاده می شود که از آن جمله می توان به مهاربندی های همگرا اشاره کرد. کاربرد قا ب های مهاربندی همگرای فولادی به دلیل سختی جانبی و سایر مزایای آن با استقبال روبرو است. مطابق آیین نامه ها باید راستای محور ورق اتصالات از تلاقی تار خنثی تیر و ستون عبور کند. اما در بسیاری، موارد خروج از مرکزیت صفحه در محل اتصال ورق بادبند به تیر در قاب های مهاربندی شده همگرا مشاهده شده است. از این رو در این مقاله به بررسی تاثیر خروج از مرکزیت بر رفتار قاب مهاربندی شده همگرا شامل خروج از مرکزیت داخل و خارج صفحه ورق اتصال به روش اجزای محدود پرداخته شده است تا مشخص گردد که عدم رعایت ضوابط آیین نامه ای تا چه میزان در عملکرد سازه خلل وارد می کند. به این منظور، یازده مدل برای تعیین حاشیه اطمینان برای عدم رعایت قوانین آیین نامه در قاب های دارای خروج از مرکزیت با استفاده از نرم افزار آباکوس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داده که تاثیر خروج از مرکزیت داخل صفحه به مراتب نامطلوب تر از خروج از مرکزیت خارج صفحه بوده و حاشیه اطمینان کمی برای عدم رعایت قوانین آیین نامه وجود دارد.

در این تحقیق رفتار صفحات اتصال در قاب فولادی مهاربندی همگرا با استفاده از مهاربند با پروفیل دوبل و لقمه های اتصال بررسی شده است. رفتار این نوع اتصال با استفاده از مقایسه انرژی اتلاف شده، کرنش های پلاستیک جوش اتصال صفحه به تیر، ستون و مهاربند، کرنش های پلاستیک وسط دهانه مهاربند و نیز مطالعه تنش های فون میزز و کرنش های پلاستیک صفحه مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای مورد بررسی شامل ضخامت صفحه اتصال، شکل صفحه اتصال، استفاده از خطوط خمش خطی و بیضوی و عدم وجود خط آزاد خمش، استفاده از سخت کننده در لبه ورق، طولی و داخلی، و استفاده از مهاربندی با پروفیل تکی یا دوبل می باشند. بررسی پارامتری به روش آنالیز غیرخطی سه بعدی المان محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS صورت گرفته است. بررسی ها نشان داد که حذف خط آزاد خمش مقادیر کرنش های پلاستیک جوش اتصال صفحه به مهاربند و کرنش های پلاستیک صفحه اتصال را به شدت افزایش می دهد. بیشترین مقدار اتلاف انرژی در نمونه با سخت کننده در لبه ورق بوده است که نسبت به نمونه بدون سخت کننده 4/15% افزایش یافته است.