تا 365 صفحه 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره Vol. 48, No. 4, Winter 2016, pp

Transcript

1 374 تا 365 صفحه 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره Vol. 48, No. 4, Winter 2016, pp زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه Amirkabir Jounrnal of Science and Research Civil and Enviromental Engineering (AJSR-CEE) دارای مسلح بتن قابهای رفتار ضريب بر مؤثر عوامل محاسبه كمانشتاب مهاربند *2 تسنيمي عباسعلي 1 دهقان فاطمه مدرس تربيت دانشگاه زيست محيط و عمران مهندسی دانشكده ارشد كارشناس 1- مدرس تربيت دانشگاه زيست محيط و عمران مهندسی دانشكده استاد 2- چکیده 1393/11/5( پذیرش: 1391/1/14 )دریافت: مورد متداول فوالدي مهاربندهای با مقایسه در بیشتر مزایای داشتن دلیل به کمانشتاب مهاربندهاي از استفاده امروزه و كلي كمانش عدم بیشتر انرژی استهالک باال شکلپذيري از: عبارتند مزایا این است. گرفته قرار مهندسان و محققان توجه بارهاي با مقابله براي مؤثر سامانههای از يكي عنوان به مهاربندی نوع این متقارن. چرخهای منحني داشتن همچنین و موضعي کم انرژي اتالف و شکلپذيري همچون معمولي مهاربندهاي لرزهاي رفتار در موجود معايب ميرود. شمار به زلزله از ناشی جانبي لرزهای طراحی فرایند از را آن گذاشتن کنار یا اصالح زمینه نامتقارن چرخهای منحني داشتن همچنين و موضعي و كلي كمانش زياد جانبي سختي تأمين عالوهبر كه هستند انرژي مستهلکكننده سامانه از نوعي كمانشتاب مهاربندهاي است. آورده فراهم کشورها از برخی آئيننامههاي در مهاربندها نوع اين از استفاده ميدهند. افزايش را سازه انرژي استهالک ميزان و شکلپذيري شكلپذيري عوامل تا دارد سعي مقاله اين است. نشده آن به اشارهای ايران جمله آن از و دیگر برخی در اما میشود. شمرده مجاز اب كمانشتاب مهاربند داراي مسلح بتن قابهای رفتار ضريب تحقيق اين در دهد. قرار بررسي و تحقيق مورد را آنها لرزهاي و ملي مقررات نهم مبحث با مطابق هستند پنج و سه دهانه تعداد دارای یک هر که شانزده و دوازده هشت چهار طبقات تعداد ضريب و قرارگرفته غيرخطي استاتيكي بارگذاري تحت OPENSEES نرمافزار از استفاده با سپس و شده طراحي ساختمان است. شده محاسبه نهايي حدي حالت براي قابها كليه رفتار کلیدی: کلمات رفتار ضریب غیرخطی تحلیل انرژی استهالک شکلپذیری کمانشتاب مهاربند کنید: استفاده زیر عبارت از مقاله این به ارجاع براى Please cite this article using: Dehghan, F. and Tasnimi, A. A., Determination of the Parameters Influencing Behavior Factor of Buckling Restrained Braced Reinforced Concrete Frames. Amirkabir Journal of Civil and Environmental Engineering, 48(4), pp DOI: /ceej URL: tasnimi@modares.ac.ir مکاتبات: عهدهدار و مسئول نویسنده

2 كمانشتاب مهاربند دارای مسلح بتن قابهای رفتار ضريب بر مؤثر عوامل محاسبه 1-1 مقدمه اعضای در انرژی استهالک و جذب اساس بر سازهها لرزهای طراحی غیرارتجاعی رفتار دارای شدید زلزلههای در که صورتی به است سازهای بتن سازههاي لرزهاي طراحي در استفاده قابل روشهای از يكي باشند. زلزلههای بررسی با است. آنها در فوالدي مهاربندهاي كاربرد مسلح یک که آن وجود با همگرا بادبندهای که دریافت میتوان گذشته در شدید که آن دلیل به اما است زلزله و جانبی بار مقابل در مناسب نسبتا سامانه بسيار فشار برابر در آنها مقاومت نیز و نامتقارن آنها 1 چرخهای منحني نخواهند مطلوبی لرزهای رفتار و عملکرد بنابراین است كشش از كمتر چرخهای منحني داراي تاب کمانش مهاربندهای دیگر طرفی از داشت. مناسبي بسيار مقاومت كشش و فشار برابر در و بوده پايدار و متقارن كامال دارند دهه در و ژاپني محققين توسط ابتدا كمانشتاب مهاربندهاي اين روي بر وسيعتري تحقيقات تدريج به و ]1[ گرفتند قرار بررسي مورد 2 كوبه زلزله از پس سيستم اين از استفاده و ]2 3[ شد انجام مهاربند نوع مهاربندها نوع این آن نتیجه در و يافت افزايش سرعت به )1995( ژاپن آمريكا در ساختمان 25 و ژاپن در ساختمان 250 حدود در 2004 سال تا بازسازي پروژههاي در كمانشتاب مهاربندهاي همچنين شد. گرفته بکار ]4[. است گرفته قرار استفاده مورد نیز بتني سازههاي مقاومسازي و مهاربندهای دارای فوالدی قابهای روی بر قابلتوجهی تحقیقات مستقل نتایج به پرداختن از اینجا در که است شده انجام کمانشتاب مناسببودن از حاکی که آنها کلی نتیجه به تنها و کرده صرفنظر آنها آنها سختی و مقاومت افت عدم و باال انرژی استهالک لرزهای رفتار ]5-15[. میشود بسنده است بوده نقش مورد در تحقیقات انجام وجود با و اخیر سالهای در ضریب به کمتری اشاره مسلح بتن قابهای در فوالدی مهاربندهای برای رفتار ضریب نیز ايران 2800 استاندارد در و شده سامانه این رفتار استهالک پایه بر طراحی همچنین ]16[. است نگردیده ارائه سامانه این پاسخ طیف ایدهآلسازی وسیله به سازه رفتار ضریب تعیین مستلزم انرژی دارد بر در را سازه غيرارتجاعي عملکرد سازه رفتار ضريب است. االستیک دليل همين به است. غيرارتجاعي مرحله در سازه پنهان مقاومت نشانگر و کامال حالت در سازه نياز مورد مقاومت تقسيم از سازه نياز مورد مقاومت مورد مقاومت ترتيب اين به میشود. محاسبه فوق ضريب بر ارتجاعي و انجامشده تحقيقات از بعضي در بنابراین میشود. داده کاهش سازه نياز ]17[. است شده گفته نيز نيرو کاهش ضريب آن به آئيننامهها يک قاب در مهاربندي سیستم دو رفتار ضريب و قاب شکلپذيري ]18[. است شده پيشنهاد 3 همکارانش و ماهری توسط دهانه يک و طبقه توسط مسلح بتن قابهای در واگرا و همگرا مهاربندهاي از استفاده قرار تأیید و بررسی مورد 2000 و 1999 سالهاي در 4 قبارا و ابوالفتح مانند كمانشتاب مهاربندهای ویژگیهای اینکه به توجه با ]19[. گرفت نشده وارد کشور ملي آئيننامههاي در لرزهاي مؤلفههای و طراحی ضوابط رفتار ضریب تعیین و لرزهاي رفتار بررسی به تحقيق اين بنابراین است است. پرداخته كمانشتاب مهاربندهاي با طراحیشده مسلح بتن قابهاي كمانشتاب 2-2 مهاربند بتن سازههاي لرزهاي طراحي در استفاده قابل مهاربندهای از يكي هندسه دلیل به مهاربندها نوع این که بوده فوالدي مهاربندهاي مسلح که اعضایی با و کامل صورت به را خرپائی عمل همگرا بادبندهای با و کرده ایجاد هستند محوری بارهای تحت و االستیک محدوده در از زلزلهها در آن مناسب عملکرد و زیاد جانبی مقاومت و سختی تأمین دیگر مزیتهای از است. شده شناخته جانبی باربر سامانههای متداولترین تشکیل نیز و شدید آسیبهای برابر در تعمیرپذیری قابلیت همگرا مهاربند را مختلط صورت به مناسب عملکرد با مکمل جانبی باربر سامانه یک ]20[. برد نام میتوان است شده تشکیل تفكيك قابل قسمت چهار از كمانشتاب مهاربند قسمت مقید ارتجاعي قسمت مقید جاريشونده قسمت از: عبارتند كه در آنها از کدام هر کامل جزئیات مجزاكننده. ماده و نامقید ارتجاعي ]20 21[. است آمده مراجع گرفته فشاري بار تحت مهاربندها كمانش جلوي سیستم اين در و ميرسند تسليم به كنند كمانش كه آن از قبل که صورتی به ميشود هم و كشش در )هم انرژي اتالف براي مقطع ظرفيت تمام از نتيجه در سازوکار از مستقل مركزي هسته حالت اين در ميشود. استفاده فشار( در كمانش از كه آنجايي از دهد. طول تغيير ميتواند كمانش برابر در مقاوم آمد. خواهد زيادي غيرارتجاعی ظرفيت ميشود اجتناب جزئي و كلي بهبود سبب قاب به كمانش برابر در مقاوم مهاربند افزودن مجموع در ميشود. سازه مقاومت و سختي شكلپذيري رفتار 3-3 ضریب غيرارتجاعي عملکرد که است ضريبي سازه )R( رفتار ضريب غيرارتجاعي مرحله در سازه پنهان مقاومت بیانگر و دارد دربر را سازه نياز مورد مقاومت تقسيم از سازه نياز مورد مقاومت دليل همين به است. اين به و ميگردد محاسبه ضريب این بر ارتجاعي کامال حالت در سازه شکل تغيير ظرفيت ميشود. داده کاهش سازه نياز مورد مقاومت ترتيب بنابراین ميگردد. بيان شکلپذيري ضريب کمک به سازهها غيرارتجاعي وابسته آن شکلپذيري ضريب به مستقیم صورت به سازه رفتار ضريب جذب ميزان باشد بيشتر سازه يک )μ( شکلپذيري ضريب هرچه است. نحوه بود. خواهد بزرگتر رفتار ضريب مقدار نتيجه در و بوده باالتر انرژي درجه يک با سامانههاي در دارد. بستگي مختلفي عوامل به R و μ ارتباط 4 H. Abou-Elfath and A. Ghobarah 1 Hystrsys 2 Kobe 3 M. R. Maheri et al زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 366

3 فاطمه دهقان عباسعلي تسنيمي آزادي نوع مصالح زمان تناوب و ميرائي سامانه نوع بارگذاري مدل بار تغيير شکل عامل ناپايداري P-Delta وضعيت تکيهگاه )نوع خاک( و ميزان خسارت قابل قبول در سامانه بر رابطه μ و R مؤثر هستند. در سامانههاي با چند درجه آزادي عالوهبر موارد فوق عواملي مانند ميزان مشارکت حالتهای باالتر مقاومت افزون و نوع سامانه مقاوم سازهاي نيز دخالت دارند. ضريب رفتار سامانههاي با چند درجه آزادي از دو قسمت تشکيل ميشود: قسمت اول مشابه با سامانههاي با يک درجه آزادي R μ مشخص میشود و قسمت دوم نیز تأثير عوامل است و معموال با مخصوص سامانههاي با چند درجه آزادي را دربر ميگيرد و با Ω نشان داده ميشود ]17[. )C s & C w ضريب برش پايه طراحي ( به داليل اقتصادي اکثر آئيننامههاي ساختماني از ظرفيت ذاتي استهالک انرژي سازه استفاده ميکنند و سطح نيروي طراحي را در برابر زلزله کاهش ميدهند. این کاهش سطح نيروهاي طراحي با استفاده از ضريب رفتار صورت ميگيرد. در حقيقت با تقسيم بیشینه برش پايه ارتجاعي سازه بر اين ضريب سطح نيروهاي طراحي اعضاي سازه بدست ميآيد. )C eu ضريب برش پايه ارتجاعي ( اگر قرار باشد که سازه به گونهاي طراحي شود تا بر اثر زلزلههاي بزرگ تغيير شکلهاي غيرارتجاعي در آن به وجود نيايد و همچنین در محدوده رفتار ارتجاعي باقي بماند برش پايه ارتجاعي مورد نياز يا همان نيروي طراحي سازه بسيار بزرگ خواهد شد. در این صورت مقدار ضريب برش پايه ارتجاعي برابر است با: که در آن W وزن مؤثر سازه )بار مرده بعالوه درصدي از بار زنده اعمالي به سازه( و V بیشینه برش پايه در صورتي که سازه کامال در محدوده ارتجاعي باقي بماند است ضريب برش پايه طراحي در روش حالت حدي و ضرايب بار و مقاومت هنگامي که از روش حالت حدي نهایی و ضرايب بار و مقاومت در طراحي استفاده ميشود )همانند روش طراحي در AISC LRFD ]24[ براي سازههاي فوالدي يا روش طراحي در مبحث نهم مقررات ملی ایران ]25[ براي سازههاي بتني( به المانهاي سازه اجازه داده ميشود تا نيرو را تا حد تنش تسليم تحمل کنند. پس از اين مرحله و با افزايش نيروهاي جانبي رفتار سازه از محدوده رفتار ارتجاعي وارد محدوده رفتار خمیری ميشود. بنابراين در طراحي ميتوان از سطح نيرويي در برآورد نيروهاي جانبي حاصل از زلزله که نشاندهنده تشکيل اولين مفصل پالستيک سازه است استفاده نمود )شکل )1((. شكل )1(: چگونگي تعيين ضريب رفتار از روي منحنی ظرفیت ]17[ ضريب برش پايه طراحي در روش تنش مجاز هنگامي که از روش تنش مجاز در طراحي استفاده ميشود به المانهاي سازهاي اجازه داده نخواهد شد که نيرو را تا حد تنش تسليم تحمل کنند. بنابراين ميتوان از سطح نيرويي که نشاندهنده رفتار ارتجاعي در سازه است در طراحي استفاده نمود. در حقيقت آئيننامههاي ساختماني که در برآورد نيروهاي حاصل از زلزله بکار میروند مقدار سطح نيرو را برای طراحي به روش تنش مجاز کاهش ميدهند. در اين حالت نيروي برش پايه طراحي در آئيننامههاي زلزله براي طراحي بر اساس روش تنش مجاز برابر است. C w C s به نسبت C w بیانکننده اختالف C s به مطابق با شکل )1( مقدار Y یا نسبت موجود در الگوي طراحي آئيننامههاي مختلف بوده و تقريبا برابر با 1/4 تا 1/7 است. در صورت استفاده از آئيننامه AISC-ASD در طراحي اين ضريب برابر است با: F y M w لنگر ارتجاعي مقطع M p لنگر پالستيک مقطع که در آن R u R w ضريب رفتار در روش طراحی تنش مجاز تنش تسليم فوالد R μ ضريب کاهش بر ضريب رفتار در روش طراحی در حالت حدی اثر شکلپذیری و Ω ضريب مقاومت افزون است. ضريب 4/3 به دلیل افزايش تنش مجاز طراحي در هنگام استفاده از ترکيبات بار ناشي از نيروهاي ثقلي و زلزله است. نسبت ضریب شکل )Z/S( 1 براي مقاطع بال پهن تقريبا برابر با 1/15 است. بنابراين مقدار Y به صورت تقريبي 1 Shape Factor 367 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان 1395

4 كمانشتاب مهاربند دارای مسلح بتن قابهای رفتار ضريب بر مؤثر عوامل محاسبه با: است برابر مفروض )2( شكل صورت به سازه كلي پاسخ نمودار كه صورتي در هب شدهاند معرفي قبل قسمت در كه لرزهاي طراحي مؤلفههای باشد ميشوند: محاسبه )7( تا )4( رابطههای صورت با: است برابر مجاز تنش طراحی روش در رفتار ضريب نهايت در و حدی حالت در طراحی روش در رفتار ضریب که است ذکر به الزم میآید: بدست )9( رابطه از فوالد در LRFD روش یا و بتن در نهایی نرمافزار و مطالعه مورد قابهاي 4-4 معرفي با مسلح بتن ساختمان یک از تحلیل برای استفاده مورد قابهای سه دارای جهت یک در ساختمان این شدهاند. انتخاب متر پالن برابر نیز دهانه هر عرض و بوده دهانه پنج دارای دیگر جهت در و دهانه فرض متر 3/2 با برابر ساختمان این در طبقه هر ارتفاع است. متر 5 با که بوده متوسط شکلپذیری با خمشی نوع از مسلح بتن قاب است. شده مختلفی شرایط با عرضی و طولی راستای دو هر در بعدی دو صورت به طراحی زلزله 1 خطر سطح تحت سازهای سامانه نوع و طبقه تعداد نظر از ]25[. شدهاند تحلیل و است شده استفاده شرح این به نامگذاری سامانه از تحقیق این در برای NOB اختصاری حروف از مهاربندی بدون خمشی قاب برای که برای و ORB اختصاری حروف از معمولی مهاربند با خمشی قاب استفاده BRB اختصاری حروف از کمانشتاب مهاربند با خمشی قاب سازهای سامانه نوع سه روی بر پژوهش این مطالعات واقع در میشود. خمشی قاب کمانشتاب مهاربند دارای متوسط مسلح بتن خمشی قاب متوسط مسلح بتن خمشی قاب و متداول مهاربند دارای متوسط مسلح بتن و 3 دهانههای تعداد و 16 و طبقات تعداد در کدام هر که است عنوان به مدلها از يكي مهاربندی نوع و کلی شکل شدهاند. مدلسازی 5 است. شده آورده )3( شکل در نمونه و مگاپاسكال 30 بتن فشاري مقاومت ستون و تير طراحي براي فوالد از مهاربندها برای و مگاپاسکال 300 کششی مقاومت با میلگرد که فرضياتي است. شده استفاده مگاپاسکال 240 تسلیم تنش با ST 37 از: عبارتند است شده گرفته نظر در تحقيق اين انجام راستاي در اتصاالت و گيردار صورت به ستونها به تيرها همه اتصاالت - است. شده مدل مفصلي صورت به مهاربندها اتصال برهمكنش مانند اثراتي حذف و مدل نمودن سادهتر براي - است. شده گرفته نظر در صلب صورت به پي به پالستيسيته با مكاني تغيير المان و رشتهاي مقطع با ستونها و تيرها - همچنین شدهاند. مدلسازی ]26[ OPENSEES نرمافزار در گسترده است نشده تعریف فشار تحت کمانش نرمافزار این در که آن دلیل به گرفته نظر در معمولی مهاربندهای برای ناچیز اولیه محوریت از خروج یک میکند. کمانش به شروع فشاری بار تحت که است شده اجرا درستي به اتصال صفحه توسط ستون و تير به مهاربند اتصال - باشد. مفصلي کامال اتصال اين که است گونهاي به و شده استفاده تحقيق اين در که کمانشتاب مهاربند رفتاري منحني - در گرفته صورت آزمايشهای از آمده بدست رفتاري منحني مشابه شده است. ]23[ مرجع در انجامشده تحقيقات غیرخطی استاتیکی افزون بار تحلیل در سازه كلي پاسخ )2(: شکل ]17[ طبقه دوازده قابهای مهاربندی شکل )3(: شکل 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 368

5 تسنيمي عباسعلي دهقان فاطمه فرض ميرود انتظار نیز کمانشتاب مهاربند عملکرد از همانطورکه نميدهد رخ مهاربند در موضعي و کلي کمانش هيچ تنها نه که ميشود نميگيرد صورت پوسته و مالت به هسته از محوري نيروي انتقال و را کششي و فشاري از اعم محوري نيروي کل که است هسته خود بلکه مقررات دهم و نهم مبحث با مطابق قابها اين طراحي ميکند. تحمل شده طراحي منطقه زلزله نیروی درصد 100 برای ]24 25[ ساختمان ملي قابهاي و تاب كمانش مهاربند با قابهاي براي اوليه رفتار ضريب است. نظر در 7 با برابر مهاربند بدون قابهاي و 8 با برابر معمولي مهاربند با است. شده گرفته سهدهانه قابهاي اوليه سختي ميلهاي نمودار )6(: شکل غیرخطی استاتیکی تحلیل نتایج 5-5 بررسی )بارافزون( غيرخطي استاتيكي تحليل تحت انتخابشده قابهاي ناگهانی کاهش دچار آمده بدست ظرفیت نمودار که جایی در و گرفته قرار است. شده گرفته نظر در سازه خرابی معیار عنوان به میشود مقاومت حاالت تمام برای و قاب هر برای مقاومت و سختی تحقيق این در نمودار صورت به )7( و )4( شکلهای در و است شده تعیین بارگذاری هک میدهند نشان مذكور شکلهای شدهاند. مقایسه یکدیگر با میلهای سختی و مقاومت از سهدهانه مشابه قابهای به نسبت پنجدهانه قابهای طبقات تعداد با قابها در مقاومت بیشترین همچنین برخوردارند. باالتری پنجدهانه قابهاي اوليه سختي ميلهاي نمودار )7(: شکل و کمانشتاب مهاربند با مهاربندیشده قابهای به مربوط 16 و 12 8 قابهای بین در اما است. معمولی مهاربند با مهاربندیشده قاب سپس را مقاومت بیشترین معمولی مهاربند با مهاربندیشده قاب طبقه چهار در طبقه چهار قاب نوع این زیاد بسیار سختی احتماال امر این دلیل دارد. است. قابها دیگر با مقایسه سهدهانه قابهاي بیشینه مقاومت ميلهاي نمودار )4(: شکل پنجدهانه قابهاي بیشینه مقاومت ميلهاي نمودار )5(: شکل مطالعه مورد قابهای مقاومت مقایسه قابهای مقاومت که گرفت نتیجه میتوان )4( شکل به توجه با از زیادی اختالف با معمولی مهاربندی سامانه در سهدهانه و طبقه چهار مهاربند بدون خمشی قاب سامانه مقاومت و بوده بیشتر سامانهها دیگر کمانشتاب مهاربند سامانه مقاومت به آن مقدار اما است. کمتر همه از چهار قابهای با ارتباط در )2( شکل در نتیجه این است. نزدیک تقریبا )5( و )4( شکلهای در که همانطور میشود. دیده نیز پنجدهانه و طبقه نوع دو در هشتطبقه قابهای در مقاومت مقدار است شده داده نشان یکدیگر به بسیار کمانشتاب مهاربند و معمولي مهاربند سامانه با قاب هستند. نزدیک دوازده قابهای در کمانشتاب مهاربند با سامانههای مقاومت این به توجه با بنابراین است. بیشتر سامانهها سایر از طبقه شانزده و مهاربند با قاب سامانه مقاومت که گرفت نتیجه اینطور میتوان نکات بدون و معمولی مهاربند )با دیگر سامانههای با مقایسه در کمانشتاب زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه

6 كمانشتاب مهاربند دارای مسلح بتن قابهای رفتار ضريب بر مؤثر عوامل محاسبه بیشتری افزایشی )روند مییابد افزایش بیشتر ارتفاع افزایش با مهاربند( سامانه دو به نسبت سامانه این باال به متوسط ارتفاع با سازههای در دارد(. پنجدهانه قابهای در نتیجه این و بوده برخوردار باالتری مقاومت از دیگر است. مشهود بیشتر مطالعه مورد قابهای سختی مقایسه سختی که میآید بدست نتيجه اين )4( و )3( شکلهای به توجه با سایر از هشت و چهار طبقات تعداد با معمولی مهاربندی با سامانههای کامال طبقه چهار قابهای در ویژه به اختالف این و بوده بیشتر سامانهها کمتر همه از مهاربند بدون خمشی قاب سختی همچنین است. مشهود با مهاربندیشده سامانههای نسبی سختی سازه ارتفاع افزایش با است. سختی مقدار یعنی میشود بیشتر سامانهها سایر از کمانشتاب مهاربند است مشخص نیز شکلها از که همانطور زیرا مییابد. کاهش کمتر مییابند. کاهش ارتفاع افزایش با سامانهها انواع تمامی سختی هشتطبقه قابهاي در شکلپذیری ضریب نمودار )9(: شکل دوازدهطبقه قابهاي در شکلپذیری ضریب نمودار )10(: شکل ضریب و غیرخطی استاتیکی تحلیل نتایج بررسی رفتار و سازه ظرفیت منحنی از استفاده شد اشاره نیز قبال که همانطور شمار به سازه رفتار ضریب محاسبه روشهای انواع از آن دوخطیکردن مهاربند دارای سازههای ظرفیت منحنیهای تحقيق اين در میرود. نمودار و شده حاصل سازه اول حالت بارگذاری نوع تحت کمانشتاب عملکرد سطح برای ]27[ 360 دستورالعمل روش طبق بر آن دوخطی مقایسه و بررسی کار این از هدف است. آمده بدست )LS( جانی ایمنی روی بر نقطه دو نمودارها این در است. نتایج این از حاصل رفتار ضریب ترتیب به که بوده C y دیگری و C s یکی که است شده ترسیم منحنیها مفصل اولین تشکیل دچار قاب که جایی اولین در پایه برش ضریب بیانگر از هستند. دوخطی منحنی از آمده بدست تسلیم حد و میشود پالستیک افزون مقاومت ضریب و رفتار ضریب بررسی و تعیین برای عوامل این نمودارها این از آمده بدست نتایج مقایسه به ادامه در میشود. استفاده است. شده پرداخته شکلپذیری ضریب که میشود دیده )11( تا )8( شکلهای به توجه با 4 قابهای تمامی در کمانشتاب مهاربند با مهاربندیشده قابهای )µ( این که است حالی در این است. باالتر سامانهها سایر از طبقه 16 و 12 8 میانگین است. کمتر سامانهها سایر از مهاربند بدون قابهای در ضریب شانزدهطبقه قابهاي در شکلپذیری ضریب نمودار )11(: شکل 5 حدود در کمانشتاب مهاربند با مهاربندیشده قابهای در عدد این قابهای در همچنین و 4 حدود در معمولی مهاربند با قابهای در و بوده قابهاي که است این نشاندهنده که است 2/5 حدود در مهاربند بدون سامانهها سایر به نسبت باالیی شکلپذیری دارای كمانشتاب مهاربند با داشت. خواهند شکلپذیری لحاظ از را مطلوبی رفتار و هستند بدست نتيجه اين )15( تا )12( شکلهای مقایسه با و کلی بطور و معمولی مهاربند دارای سامانههای افزون مقاومت ضریب که میآید از سامانه دو هر در ضريب اين اما دارند. قرار حد یک در تقریبا کمانشتاب این که است آن نشاندهنده موضوع این است. باالتر مهاربند بدون سامانه بیشتری مقاومت سازه در پالستیک مفصل اولین تشکیل از بعد سامانه دو مهاربند بدون سامانه اما میکنند. تحمل بیشینه مقاومت به رسیدن تا را میرسد خود بیشینه مقاومت به عضو اولین غیرخطیشدن از پس اندکی طبقه چهار قابهاي در شکلپذیری ضریب نمودار )8(: شکل طبقه چهار قابهاي در افزون مقاومت ضریب نمودار )12(: شکل 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 370

7 فاطمه دهقان عباسعلي تسنيمي شکل )13(: نمودار ضریب مقاومت افزون در قابهاي هشتطبقه شکل )18(: نمودار ضریب كاهش بر اثر شكلپذيري در قابهاي دوازدهطبقه شکل )14(: نمودار ضریب مقاومت افزون در قابهاي دوازدهطبقه شکل )19(: نمودار ضریب كاهش بر اثر شكلپذيري در قابهاي شانزدهطبقه شکل )15(: نمودار ضریب مقاومت افزون در قابهاي شانزدهطبقه )ضریب مقاومت افزون در این نوع سامانه در حدود عدد یک است(. شکلهای )16( تا )19( نشاندهنده مقایسه بین ضریب کاهش بر اثر شكلپذيري هستند. از این شکلها اینطور برمیآید که این ضریب در سامانههای بدون مهاربندی از سایر سامانهها بیشتر است. در سامانه با شکل )16(: نمودار ضریب كاهش بر اثر شكلپذيري در قابهاي چهار طبقه شکل )17(: نمودار ضریب كاهش بر اثر شكلپذيري در قابهاي هشتطبقه مهاربند معمولی در برخی از قابها نیز ضریب کاهش بر اثر شكلپذيري از سامانه با مهاربند کمانشتاب بیشتر است. نتیجه مهمی که در ارتباط با این ضریب بدست آمده این است که این ضریب با بیشینه مقاومت سازه نسبت عکس داشته و از طرفی دیگر تأثیر مستقیمی بر ضریب رفتار دارد. سازهای که در آن این عدد نه خیلی زیاد و نه خیلی کم باشد بهترین عملکرد را خواهد داشت. با توجه به طراحي اوليهاي كه براي سازهها و با فرضيات مربوط به ضريب رفتار صورت گرفته است اگر این ضریب عدد کوچکی باشد نشاندهنده آن است که سازه محافظهکارانه طراحی شده است و نیروی برش پایه به اندازه کافی کاهش نیافته است. همچنین اگر این عدد بزرگ باشد به این معنی است که مقاومت سازه کم بوده و سطح نیروی برشی قابل تحمل آن پایین است. با این تفسیر میتوان نتیجه گرفت که در ارتباط با این ضریب هم سازههای با مهاربند )کمانشتاب و معمولی( وضعیت بهتری را نسبت به قاب خمشی بدون مهاربند دارند. پس از محاسبه این مؤلفهها ضریب رفتار محاسبه میشود. به منظور محاسبه ضریب رفتار )همانطور که قبال نیز بیان شد( باید از حاصلضرب ضریب مقاومت افزون در ضریب کاهش بر اثر شکلپذیری استفاده نمود. ضریب بدست آمده در این حالت ضریب رفتار حالت حدی نهایی خواهد بود که با حاصلضرب این ضریب در عدد ثابت 1/4 )یعنی ضریب کاهش تنش مجاز برای قابهای بتنی( ضریب رفتار روش تنش مجاز بدست میآید. این نتایج به صورت خالصه در قالب نمودارهای ميلهاي در ادامه آمده است. با استفاده از نتايج نشان داده شده در شکلهای )20( تا )23( ضریب رفتار متوسط بدست آمده برای قابهای مهاربندیشده با مهاربند کمانشتاب در حدود عدد هشت بوده که برابر با ضریب رفتار اولیه در نظر گرفته شده برای این سامانه است. قابل ذكر است که توصیه AISC 371 نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان 1395

8 كمانشتاب مهاربند دارای مسلح بتن قابهای رفتار ضريب بر مؤثر عوامل محاسبه رد کمانشتاب مهاربند با مهاربندیشده خمشی فوالدی قابهای برای بيشتر شكلپذيري به توجه با كه بوده هشت عدد نهايي حدي حالت است. توجيه قابل مسلح بتن قابهاي با مقايسه در فوالدي قابهاي 6-6 نتيجهگیری مهاربند بدون حالت سه در مسلح بتن قاب 24 تعداد تحقيق اين در 4 طبقات تعداد با كمانشتاب مهاربند داراي و متعارف مهاربند دارای مطابق هستند پنج و سه دهانه تعداد دارای یک هر که 16 و 12 8 بارگذاري تحت و شدهاند طراحي ساختمان ملي مقررات نهم مبحث با رفتار ضريب در مؤثر مؤلفههای سپس گرفتهاند. قرار غيرخطي استاتيكي این از حاصل آمده بدست نتایج است. شده محاسبه قابها تمامی برای است: زیر شرح به تحقیق شکلپذیری ضریب مطالعه مورد قابهای تمامی بین در 1( بیشتر سامانهها سایر از کمانشتاب مهاربند با مهاربندیشده قابهای است. شکلپذیری ضریب مطالعه مورد قاب های تمامی بین در 2( است. کمتر سامانهها سایر از مهاربند بدون قابهای کمانشتاب مهاربند با قابهای در شکلپذیری ضریب میانگین 3( است. 5 حدود در در متداول مهاربند با قابهای در شکلپذیری ضریب میانگین 4( است. 4 حدود حدود در مهاربند بدون قابهای در شکلپذیری ضریب میانگین 5( است. 2/5 نسبت را باالتری شکلپذیری کمانشتاب مهاربند با قابهای 6( دارند. سامانهها سایر به مهاربند با مهاربندیشده سامانههای در افزون مقاومت ضریب 7( هستند. نزدیک یکدیگر به کمانشتاب و معمولی مهاربند بدون قابهای به مربوط افزون مقاومت ضریب کمترین 8( است. با مهاربندیشده سامانه برای آمده بدست رفتار ضریب متوسط 9( است. آمده بدست 8 حدود در کمانشتاب مهاربند 7-7 مراجع [1] Wakabayashi, M.; Nakamura, T.; Kashibara, A.; Morizono, T. and Yokoyama, H.; Experimental of Elasto-plastic Properties of Precast Concrete Wall Panels with Built-in Insulating Braces, Summaries of Technical Papers of Annual Meeting, Architectural Institue of Japan, pp , [2] Murata, Y.; Mochizuki, S.; Andou, N. and Takahashi, S.; An Exprimental Study on Buckling of Unbounded Braces under Centrally Applied Loads, Annual Meeting, Architectural Institue of Japan, pp , [3] Watanabeh, A., Hitomi, Y., Saeki, E., Wada, A. and Fujimoto, M.; Properties of Brace Encased in Buckling-Restraining Concrete and Steel Tube, Proceedings of 9 th World Conference on Earthquake Engineering, Japan, Vol. 4, pp , [4] Uang, C. and Mand-Nakashima, M.; Buckling-Restraining Braced Frame, CRC, [5] Sabelli, R.; Research on Improving the Design and Analysis of Earthquake Restraind طبقه چهار قابهاي در رفتار ضریب نمودار )20(: شکل هشتطبقه قابهاي در رفتار ضریب نمودار )21(: شکل دوازدهطبقه قابهاي در رفتار ضریب نمودار )22(: شکل شانزدهطبقه قابهاي در رفتار ضریب نمودار )23(: شکل 1395 زمستان 4 شماره 48 دوره زیست محیط و عمران مهندسی - امیرکبیر پژوهشی علمی نشریه 372

9 فاطمه دهقان عباسعلي تسنيمي (in Persian). [15] Zahraei, S. M. and Dehghani-Ranani, M.; Use of Buckling-Restrained Braced Frames in Seismic Retrofitting of V Baguette, Journal of Engineering Department, Vol. 29, No. 3, 2011 (in Persian). [16] Housing and Urban Development Research Center (BHRC); Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (Standard No. 2800), 4 th Edition, Annex No. 253, 2005 (in Persian). [17] Tasnimi, A. A. and Masoumi, A.; Estimation of Response Modification Factors for RC- MRF Structures, Building and Housing Research Center, R-436, 2006 (in Persian). [18] Maheri, M. R.; Kousari, R. and Razazan, M.; Push over Tests on Steel X-braced and Kneebraced RC Frames, Engineering Structures, Vol. 25, No. 13, pp , [19] Abou-Elfath, H. and Ghobarah, A.; Behaviour of Reinforced Concrete Frames Rehabilitated with Concentric Steel Bracing, Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 27, No. 3, pp , [20] Dehghan, F.; Seismic Performance and Behavior Factor of Buckling Restrained Braced Reinforced Concrete Frames, M.Sc. Thesis, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, 2010 (in Persian). [21] Jokar, H. R.; Effect of Buckling-Restrained Braces on Seismic Behavior of Reinforced Concrete Frame, M.Sc. Thesis, Yazd University, Yazd, Iran, 2008 (in Persian). [22] AISC; Seismic Provision for Structural Steel Building, ANSI/AISC [23] Black, C. et al.; Component Testing, Stability Analysis and Characterization of Buckling Restraining Unbonded Braces, Pacific Erthquake Engineering Research Center College of Engineering, University of California, Berkeley, [24] Bureau of Dessimination and Promotion of National Building Regulations; Iranian National Building Regulation Part-10, Design and Construction of Steel Buildings, Iran Development Publisher, 2008 (in Persian). [25] Bureau of Dessimination and Promotion Steel Braced Frames, The 2000 NEHRP Professional Fellowship Report, EERI, Oakland, CA, [6] Xie, Q.; State of the Buckling Rstraining Brace in Asia, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 61, No. 6, pp , [7] Shuhaibar, C.; Lopez, W. A. and Sabelli, R.; Buckling-Restrained Braced Frames, Seminar on Response Modification Technologies for Performance-based Seismic Design, ATC-17-2, ATC and MCEER, pp , [8] Guo, Y. L.; Liu, J. B.; Hu, D. B. and Deng, K.; The Restraining Requirements for the Buckling Restrained Brace, Journal of Advances in Steel Structures, Vol. 1, pp. 1 16, [9] Xie, Q.; Dual System Design of Steel Frames Incorporating Buckling Restrained Braces, Journal of Advances in Steel Structures, Vol. 1, p. 315, [10] Wigle, V. R. and Fahnestock, L. A.; Buckling-Restrained Braced Frame Connection Performance, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 66, No. 1, pp , [11] Ju, Y. K.; Kim, M. H.; Kim, J. and Kim, S. D.; Component Tests of Buckling-Restrained Braces with Unconstrained Length, Journal of Engineering Structures, Vol. 31, No. 2, pp , [12] Andrews, B. M.; Fahnestock, L. A. and Song, J.; Ductility Capacity Models for Buckling-Restrained Braces, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 65, No. 8, pp , [13] Lopez, W. A. and Sabelli, R.; Seismic Design of Buckling-Restrained Braced Frames, Steel Tips, Structural Steel Educational Council, Research Report, [14] Sanam, S. and Foumani, M.; Performance Evaluation of Buckling-Restrained Braced Frames According to the Geometric and Mechanical Properties of Coated Materials, M.Sc. Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran, نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان 1395

10 محاسبه عوامل مؤثر بر ضريب رفتار قابهای بتن مسلح دارای مهاربند كمانشتاب Language Manual, University of California, Berkeley, [27] Management and Planning Organization; Instruction for Rehabilitation of Existing Buildings, No. 360, Tehran, Iran, 2014 (in Persian). of National Building Regulations; Iranian National Building Regulation Part-9, Design and Construction of Concrerte Buildings, Publication of Iran Development, 2006 (in Persian). [26] Mazzoni, S.; McKenna, F.; Scott, M. and Fenves, G. L.; OpenSees Command نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر - مهندسی عمران و محیط زیست دوره 48 شماره 4 زمستان