روش طراحی مستقیم برمبنای تغییرمکان یکی از روش های طراحی لرزه ای بر مبنای عملکرد می باشد که در دو دهه گذشته برای طراحی قاب های بتن آرمه، دیوارهای برشی و پل ها پیشنهاد و توسعه یافته است. هدف از این مطالعه، ارزیابی اضافه مقاومت روش طراحی مستقیم بر مبنای تغییرمکان برای قاب های واگرا با انواع تیر پیوند کوتاه، متوسط و بلند می باشد. برای این منظور در این مطالعه دوازده قاب مهاربندی شده واگرا با تعداد طبقات 3، 5، 9 و 12 طبقه با انواع عملکرد تیرهای پیوند با استفاده از روش طراحی مستقیم بر مبنای تغییرمکان طراحی شده اند. برای ارزیابی اضافه مقاومت قاب های واگرای موردنظر، ابتدا لازم است تا رفتار چرخه ای غیرخطی تیرهای پیوند به نحو مناسبی مدل گردد. برای این منظور، در این مطالعه از مدل ماکروی پیشنهادی ریچاردز برای شبیه سازی رفتار غیرخطی تعدادی از تیرهای پیوند آزمایش شده موجود در ادبیات فنی استفاده می شود. پس از اعتبار سنجی روش مدل سازی المان محدود، رفتار قاب های واگرای مورد بررسی در این مطالعه تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی ارزیابی می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مقدار ضریب اضافه مقاومت حاصل از روش طراحی مستقیم بر مبنای تغییرمکان برای قاب های واگرا بسته به طول نسبی تیر پیوند متغیر بوده و ممکن است از عدد پیشنهادی در این روش (1.5) نیز کمتر شود. مقدار این ضریب برای قاب های مورد بررسی در این تحقیق با تیرهای پیوند کوتاه، متوسط و بلند به ترتیب برابر با 1.51، 1.37 و 1.19 به دست آمد.

در رخداد خرابی پیش رونده لرزه ای، ستون ها کامل حذف نشده و وابسته به زمان می تواند ضعیف شوند. به طور نمونه احتمال کاهش ظرفیت باربری یک ستون در شتاب حداکثر زمین بیشتر است بنابراین ازآنجایی که زمین لرزه ها دارای مؤلفه های غیر یکسانی همچون محتوای فرکانسی، شتاب حداکثر، مدت زمان ارتعاش مؤثر و دیگر موارد می باشند، می توانند یک سازه را تحت اثرات متفاوتی قرار دهند. این موضوع تمایز خاص این پدیده در مقابل خرابی پیش­رونده تحت بارهای ثقلی است که اهمیت آن را چند برابر می نماید. در این مقاله شکل پذیری قاب های ساده و خمشی با مهاربندی واگرای ویژه در مقابل خرابی پیش­رونده با نگاه لرزه ای مورد ارزیابی قرار می گیرد. تحلیل مورداستفاده تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی، با توجه با 14 شتاب نگاشت حوزه نزدیک پالس گونه FEMA P695 و تحلیل استاتیکی غیرخطی است که در نرم افزار SAP2000 انجام گرفته است. نتایج نشان داد بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی طبقات و چرخش تیر پیوند طبقات در دو حالت حذف طبقه اول و چهارم برای قاب خمشی ویژه با مهاربندی واگرای ویژه، 50 درصد مقادیر قاب ساده با مهاربندی واگرای ویژه می باشد. به استثنای تیر پیوند خمشی، در حالت حذف طبقه چهارم که مقادیر بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی طبقات برای هر دو قاب 0/024 رادیان و برای بیشینه چرخش تیر پیوند طبقات به ترتیب 0/056، 0/061 رادیان گردید. ازنظر مؤلفه بیشینه تقاضای زاویه تغییر مکان جانبی نسبی ماندگار طبقات نیز قاب خمشی ویژه با مهاربندی واگرای ویژه عملکرد به مراتب بهتر را دارا است و نسبت مقادیر در دو حالت از 26 تا 100 درصد متغیر است.

در قاب های مهاربندی واگرایی (EBFs) که یک انتهای تیر پیوند به ستون متصل می شود، درستی رفتار اتصال تیر پیوند به ستون، به منظور عملکرد ایمن و شکل پذیر EBF بسیار ضروری است. اما از بین آزمایش هایی که تاکنون بر روی این اتصال صورت پذیرفته است، نمونه های آزمایش شده به علت بالا بودن شدت نیروها در ناحیه آسیب پذیر اتصال تیر پیوند به ستون، با شکست هایی ترد و ناگهانی در این محل مواجه بوده اند. در این بین به نظر می رسد، اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)، با متمرکز کردن تنش های خمشی در محلی دور از اتصال، بتواند راه حلی مناسب برای رفع این مشکل، در تیرهای پیوند خمشی باشد. لذا در این مقاله، امکان دور کردن مفصل پلاستیک از محل اتصال، با استفاده از RBS، در عین رسیدن به چرخش پلاستیک لازم تیر پیوند، مورد بررسی قرار گرفت. این ارزیابی با کمک نرم افزار اجزاء محدود ETABS و طی تحلیل استاتیکی غیرخطی (بار افزون) برای یک سیستم دوگانه قاب خمشی ویژه و قاب مهاربندی واگرای ویژه انجام شد. مطابق این بررسی، مدلهای دارای RBS با تشکیل سریع تر مفصل در ناحیه RBS، وقوع تسلیم شدگی تیر پیوند در بر ستون را به تاخیر می اندازند. به این ترتیب، حداقل تا قبل از رسیدن ممان در ناحیه RBS، به 1.1 ظرفیت خمشی پلاستیک مورد انتظار این مقطع، در بر ستون تسلیم شدگی رخ نخواهد داد.

امروزه با افزایش حملات تروریستی در نزدیکی اماکن شهری، طراحی ساختمان ها در مقابل بارهای ناشی از انفجار به ویژه در برخی ساختمان های حساس و شریان های حیاتی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. هنگامی که یک انفجار رخ می دهد، انتشار امواج در فضا می تواند منجر بروز خسارات شدید در سازه و به خطر افتادن جان افراد شود. با توجه به اینکه سازه های فولادی موجود به طور معمول بر اساس بارهای ثقلی و لرزه ای متعارف مورد طراحی قرار گرفته اند، نیاز است عملکرد این سازه ها تحت بارهای ناشی از انفجار مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله مطالعات عددی بر روی مدل های سازه ای 3 بعدی با تعداد طبقات مختلف 3، 5 و 10 دارای سیستم های قاب خمشی ویژه (SMF)، مهاربند هم محور(CBF)  و مهاربند برون محور(EBF)  صورت گرفته است. مدل ها بر اساس دستورالعمل UFC 3-340-02 در دو سطح مختلف بار انفجاری مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی قرار گرفته اند. مقادیر دوران مفاصل پلاستیک، نسبت شکل پذیری، سطوح عملکرد و تغییرات نیروی محوری، نیروی برشی، لنگر خمشی اعضا برای کلیه مدل ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند سیستم مهاربند برون محور نسبت به سایر سیستم ها عملکرد بهتری در برابر بارهای ناشی از انفجار از خود نشان می دهد.

در چند دهه اخیر استفاده از قاب های خمشی خرپایی ویژه به عنوان یک نمونه نسبتا جدید از سیستم قاب فولادی برای مناطق زلزله خیز توسعه یافته است. این قاب ها انرژی زمین لرزه را از طریق بخش های ویژه شکل پذیر واقع شده در نزدیکی وسط دهانه شاهتیر خرپایی مستهلک می کنند. در این تحقیق ضریب رفتار قاب های خمشی فولادی با تیرهای خرپایی ویژه ناشی از شکل پذیری و اضافه مقاومت با مدل سازی به روش اجزا محدود به کمک تحلیل استاتیکی فزاینده غیرخطی (pushover) تعیین شده است. به منظور در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح در تشکیل مفاصل پلاستک از مدل الاستو پلاستیک استفاده شده است. محل تشکیل مفاصل پلاستیک در ابتدا و انتهای تیرها و ستون ها فرض گردیده است. تحلیل ها برای دو حالت با قطری های ضربدری و ویراندیل از قاب های دو و سه دهانه برای سازه های 3 الی 8 طبقه صورت پذیرفته و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که ضریب رفتار قاب ویراندیل بیشتر از ضریب رفتار قاب ضربدری است که معرف عملکرد لرزه ای مناسب تر این سازه ها می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که ضریب رفتار در حالت کلی به شدت وابسته به ارتفاع سازه است به طوری که با افزایش ارتفاع سازه این ضریب به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

شاخص های خسارت مختلفی در سال های اخیر جهت پیش بینی میزان خسارت وارد بر سازه، معرفی شده اند که هر کدام از آنها پارامترهای متفاوتی را برای مدل کردن خسارت ساختمان بکار می گیرند. در این مقاله، تعداد 27 قاب شامل 18 قاب با سیستم باربر جانبی از نوع دیوار برشی فولادی نازک و همچنین نه قاب با سیستم باربر جانبی قاب خمشی فولادی ویژه، در سه حالت ارتفاعی کوتاه (3طبقه)، متوسط (7 طبقه) و بلند (15 طبقه) تحت تحلیل بارافزون قرار گرفته و شاخص خرابی آن ها در سطوح عملکرد مختلف برای چهار شاخص پارک و انگ، تغییرمکان نسبی حداکثر، شکل پذیری و شکل پذیری پلاستیک محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که شاخص خسارت برای قاب با سیستم بابربر جانبی دیوار برشی فولادی در قاب های بلندتر نسبت به دیگر قاب ها نتایج مناسبتری را ارایه نموده است. لذا استفاده از این سیستم توجیه پذیرتر است. علاوه بر این، نتایج نشان می دهد که شاخص خسارت تغییرمکان نسبی حداکثر نسبت به دیگر شاخص ها نتایج متفاوت تری را ارایه نموده است. با توجه به سطوح عملکرد بدست آمده برای ساختمان های کوتاه مرتبه، میان مرتبه و بلندمرتبه می توان به این نتیجه اشاره نمود که وجود دو دهانه دیوار برشی فولادی در ساختمان، تنها در ساختمان های بلندمرتبه توجیه پذیر است. یعنی حداقل تعداد دهانه هایی که دریفت سازه را پاسخگو می باشد برای سیستم دیوار برشی فولادی کفایت می کند و استفاده از دهانه های بیشتر رفتار سازه و عملکرد آن را تحت و شعاع قرار می دهد.

درک رفتار سازه های فولادی تحت بارگذاری آتش بسیار مهم است زیرا بسیاری از حوادث اخیر نشان دهنده آسیب پذیری سازه های فولادی در برابر چنین خطری است. مطالعات عددی و تجربی گسترده برای بررسی رفتار انواع مختلفی از المان های سازه فولادی به صورت مجزا، اتصالات سازه فولادی و همچنین قاب های خمشی فولادی در شرایط آتش سوزی انجام شده است. بااین حال، پاسخ قاب های مهاربندی فولادی هم محور در شرایط آتش سوزی قبلا موردمطالعه قرار نگرفته است. این مقاله پاسخ کلی و رفتار موضعی قاب های مهاربندی هم محور بلندمرتبه را تحت یک سری سناریو آتش سوزی یکنواخت با در نظر گرفتن فازهای گرم شونده و خنک شونده در سطوح تراز مختلف طبقات به کمک تحلیل عددی به روش اجزای محدود بررسی می کند. تحلیل ها نشان می دهد کمانش تیرها و مهاربندهای در معرض درجه حرارت بالا به دلیل نیروی محوری فشاری بزرگ در اثر محدودیت های انتهایی در برابر انبساط رخ می دهد. همچنین مقاومت در برابر آتش قاب های مهاربندی تحت تاثیر موقعیت آتش قرار می گیرد چنانکه با افزایش بار ثقلی در ترازهای پایین تر، اثر P-Δ که عامل موثر در تخریب سازه است، افزایش یافته و بنابراین رخ داد سناریو حریق در طبقات پایینی می تواند پتانسیل خطر تخریب زودهنگام سازه را افزایش دهد. نتایج تجزیه وتحلیل ها می تواند به مهندسان در درک پاسخ های موضعی و کلی از قاب های مهاربندی فولادی تحت بارگذاری آتش کمک کند.

بررسی زلزله های گذشته ی کشور نشان می دهد که بسیاری از ساختمان های بتن آرمه ی ایران دربرابر زلزله مقاوم نیستند. آسیب دیدن ساختمان ها دربرابر زلزله، تغییر کاربری، تغییر ضوابط آئین نامه ها و توسعه ی بنا، ازجمله دلایلی می باشند که مقاوم سازی را الزامی می سازند. در این پژوهش، مقاوم سازی قاب های بتن آرمه بااستفاده از مهاربندهای واگرای کمانش ناپذیر مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و با تغییر فاصله میان هسته و غلاف فولادی، به بررسی تأثیر این پارامتر در رفتار مهاربند و به تبع آن در رفتار سازه پرداخته شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که با افزایش فاصله میان هسته و غلاف فولادی از شکل پذیری هسته ی فولادی مهاربند کمانش ناپذیر کاسته می شود و سازه ی مقاوم سازی شده نیز دچار افت های موضعی در مقاومت می شود که باعث کاهش 5 %-20% جذب انرژی سازه می گردد.