امیرکبیر عمران مهندسی نشریه 50 تا 37 صفحات 1396 سال شماره 49 دوره امیرکبیر عمران مهندسی نشریه DOI:10.060/ceej.015.408 قاب با مهاربندها جايگزيني و کوتاه فوالدي سازههاي در نرم طبقه ايجاد از ناشي لرزهاي کارايي موردی مطالعه معادل خمشي مقصودی احمد * عبادی پرويز ایران تهران )صدرا( صدرالمتالهين عالی آموزش موسسه عمران مهندسی دانشکده ميگيرد. شکل سازه در نرم طبقه اصطالحا و ميگردد طبقات در مهاربند حذف به منجر همکف طبقه در کاربري تغييرات چکیده: آييننامههاي دليل همين به ميشود. شديد زلزلههاي در سازه خرابي و نرم طبقات در سختي رفتن دست از به منجر پديده اين يد پنجم در بم زلزله همچون گذشته زلزلههاي مطالعه گرفتهاند. نظر در نرم طبقه با مقابله برای گيرانهاي سخت ضوابط لرزهاي نرم طبقه ايجاد براثر بيشماري انسانهاي که است آن بيانگر 1999 سال سپتامبر بيستم در تايوان چيچي زلزله يا 138 سال ماه دادهاند. دست از را خود جان معماري داليل ساير يا تجاري به مسکوني از کاربري تغيير دليل به ميانقابها و مهاربندها حذف از ناشي تحليلهاي از استفاده با طبقه( )4 کوتاه فوالدي ساختمانهاي در پاييني طبقات در ضربدري مهاربند حذف اثرات تحقيق اين در نرم طبقه در سيستم سختي طراحي آييننامههاي ضوابط بررسي منظور به است. گرديده بررسي غيرخطي ديناميکي و استاتيکي قاب از استفاده با نرم طبقه در مهاربندها جايگزيني تاثير و يافته افزايش تدريجي صورت به فوالدي خمشي قاب از استفاده با ماندگار و گذرا دريفت نظير سيستم لرزهاي طراحي پارامترهاي و است گرديده بررسي مختلف( هاي سختي )با معادل خمشي سختي محاسبه کالسيک روابط همچنين اند. شده ارايه نمودارهايي در مقايسهاي صورت به انرژي جذب و شکلپذيري ضريب جايگزيني آمده بدست نتايج به توجه با اند. گرفته قرار بحث مورد و شده ارايه خمشي قاب و ضربدري مهاربند سيستمهاي ميگردد. کمتر انرژي جذب و بزرگتر دريفتهاي به منجر مشابه سختي با معادل خمشي قاب با طبقه يک در مهاربندي سيستم داوری: تاریخچه 1393 آذر 15 دریافت: 1393 دی 8 بازنگری: 1394 خرداد 5 پذیرش: 1394 تیر 9 آنالین: ارائه کليدي: کلمات نرم طبقه شکلپذيري انرژي جذب ظرفيت ضربدری مهاربند غيرخطي. ديناميکي و استاتيکي تحليل مقدمه -1 به نسبت طبقه يک ارتفاع افزايش يا و بازشو ايجاد سازهها از بسياري در ايجاد به منجر ميانقابها و مهاربندها از تعدادي اجباري حذف و طبقات ساير تجاري اماکن يا هتلها در معموال پديده اين که ميگردد سازه در نرم طبقه ميافتد. اتفاق پارکينگها و بزرگ معرض در ميشود شناخته سازه در نرم طبقه عنوان به که طبقهاي تحريک که زماني زيرا دارد. قرار طبقات ساير به نسبت بيشتري آسيبپذيري باالي طبقات و ميله يک شبيه نرم طبقه شود وارد ساختمان بر زلزله از ناشي يک همانند صلب جسم اين مينمايد. عمل صلب جسم يک همانند نرم طبقه و زلزله جهت خالف در حرکت با و نموده عمل آزادي درجه يک با سيستم ]5[. ميگردد طبقه آن خرابي باعث تنشها و تغييرشکلها تمرکز و گرديده محدود نرم طبقه در انرژي جذب و تغييرمکاني ظرفيت ظرفيت نزديکشدن با بنابراين مييابد. افزايش انرژي جذب تقاضاي خرابي و آسيب معرض در نرم طبقه در واقع ستونهاي تقاضا و ]5[. ميگيرند قرار بيشتري 1986 سال در سازه در نرم طبقه پديده با ارتباط در تحقيقات اولين رفتار تحقيقات اين در گرديد. انجام ]6[ 1 االرکون و مول توسط ميالدي صورت به برشي ديوار و خمشي قاب دوگانه سيستم با بتنآرمه سازههاي در برشي ديوار مدلها از يکي در گرديد. مطالعه آزمايشگاهي و تحليلي محل در اعضا شکلپذيري نياز که گرديد مشاهده و شد قطع اول طبقه تراز ميباشد. پيوسته صورت به برشي ديوار که است حالتي برابر 5 تا 4 ناپيوستگي سختي تغيير اثرات ]7[ ميالدي 1997 سال در ناو و والمادسون بررسي طبقه 0 و 10 5 ساختمانهاي اول طبقه در را مقاومت و درصد 0 تا اول طبقه سختي کاهش با که نمودند مشاهده و کردند کاهش با همچنين مييابد. افزايش درصد 40 تا 0 بين طبقه دريفت تقاضاي درصد 30 ميزان به اول طبقه در مقاومت و سختي همزمان مييابد. افزايش برابر 3 تا / ميزان به شکلپذيري 1 Moehle and Alarcone Valmudsson and Nau آزادي] 5 [ درجه يک مدل با نرم طبقه معادلسازي 1: شکل Fig.1. Equivalent soft story with one degree of freedom model parviz.ebadi@gmail.com مکاتبات: عهدهدار نويسنده * 37
50 تا 37 صفحه 1396 سال شماره 49 دوره امیرکبیر عمران مهندسی نشریه نامنظمي اثر ]8[ ميالدي 004 سال در 1 چينتانپکدي و چوپرا ساختمان يک تغييرمکان و دريفت روي بر را مقاومت و سختي در طراحي در ضعيف قوي-تير ستون اصل گرفتن نظر در با طبقه 1 در که نمودند مشاهده و کردند بررسي مختلف شتابنگاشت 0 تحت مجاور طبقات و طبقه آن دريفت ضعيف يا نرم طبقه ايجاد صورت سازه از کمتر طبقات ساير در و بيشتر اوليه منظم سازه به نسبت ايجاد تغييرمکان در طبقه يک در نامنظمي بنابراين ميشود. منظم طبقات همان در بيشتر و نداشت چنداني تاثير بااليي طبقات در شده بود. تاثيرگذار نامنظم و ترانگ هاي نام به چيني محققان توسط شده انجام مطالعات يک ارتفاع در نامنظمي اثر روي بر ]9[ ميالدي 008 سال در لي با تيرهاي که است آن بيانگر خمشي قاب سيستم با طبقه 0 سازه داشتند خوبي عملکرد اتصاالت نزديک در شده داده کاهش بال عرض به تير اتصاالت از دور به را پالستيک مفاصل ايجاد محل توانستند و 1 تا 9 3 تا 1 1 طبقات در را نامنظمي آنها دهند. انتقال ستون سختي کاهش که کردند مشاهده و نمودند مطالعه 0 و 0 تا 18 طبقات در آن کاهش و موردنظر طبقه در دريفت افزايش به منجر پاييني و مياني طبقات در سختي کاهش همچنين ميگردد. مجاور ميباشد. بحرانيتر فوقاني طبقات به نسبت سازه ساختمان نوع دو [10] ميالدی 013 سال در شکيب و پيريزاده مورد 3 ديناميکي افزايشي تحليل از استفاده با را نامنظم و منظم سازههاي ساير و طبقه 10 منظم سازه يک آنها دادند. قرار مطالعه و مقاومت ترکيب و مقاومت جرم سختي در تغييرات با را نامنظم نيمه در تغيير تحقيق اين نتايج به توجه با نمودند. بررسي سختي و ميگردد طبقه تغييرمکاني ظرفيت کاهش به منجر سازه پاييني يابد. مي افزايش ناپايداري احتمال حذف اثرات شمسي] 1 [ هجري 1390 سال در گلکاري و قلعهنوعي تامين منظور به را فلزي اسکلت ساختمانهاي طبقات در مهاربند تشکيل که نمودند مشاهده و کرده بررسي بزرگ پنجرههاي يا ورودي با ساختمانهاي مياني طبقات در نرم طبقه از ناشي خسارات و مفاصل نرم طبقه ايجاد همچنين است. بيشتر مراتب به بلند و متوسط ارتفاع مهاربندها در مفاصل توزيع به توجه با بلند ساختمانهاي طبقات در مورد ساختمانهاي ساير به نسبت امنتري حاشيه ايجاد به منجر ميگردد. مطالعه جلوگيري برای خاصي ضوابط لرزهاي طراحي آييننامههاي رد نمونه بهعنوان گرفتهاند. نظر در سازهها در نرم طبقه ايجاد از چين] 1 [ ]11[ هند ][ )800( ايران لرزهاي طراحي آييننامههاي حداکثر ]13[ آمريکا عمران مهندسين انجمن بارگذاري آييننامه و طبقه ايجاد از اجتناب برای طبقه سختي در ناگهاني تغيير ميزان طراحي آييننامه در نمودهاند. محدود درصد 30 به را سازه در نرم ديگر همانند کيفي روابط از نرم طبقه تعيين براي ]14[ ترکيه لرزهاي از ارتفاع در سازه بودن منظم تعيين براي و نشده استفاده آييننامهها ارتفاع در منظم صورتي در سازه بنابراين است. شده استفاده 1 رابطه شود. برقرار 1 رابطه که ميباشد η = ( i /h i) /( i /hi ) ki avr + 1 + 1 < )1( avr استاتيک تحليل از استفاده با و ميباشد ام i طبقه دريفت η ki آن در که ميگردد. محاسبه درصد 5 مرکزيت از خروج گرفتن نظر در با و معادل i 1+hi و hi و هستند زلزله بار تحت طبقات تغييرمکان ترتيب به نيز +i 1 و میباشد. i+1 و i طبقات ارتفاع ترتيب به نيز نميشود داده سازه به نرم طبقه ايجاد اجازه نيز 4 اروپا لرزهاي طرح آييننامه در شوند: گرفته نظر در بايد زير نيازمنديهاي آييننامه اين در ]15[. از مهاربندي- يا خمشي قاب از سازه-اعم جانبي باربر سيستم 1- باشد. پيوسته و درز بدون بايد ساختمان تراز باالترين تا فونداسيون کاهش بتدريج يا باشد ثابت بايد ارتفاع در ساختمان جرم و سختي - جلوگيري سازه طبقات در جرم و سختي ناگهاني تغيير از بايد همچنين يابد. بعملآيد. نظير کوتاه فوالدي ساختمانهاي در نرم طبقه ايجاد اثر مقاله اين در موردی بصورت ويژه ضربدري مهاربندي سيستم با طبقه 4 ساختمان يک ملی مقررات ششم مبحث از استفاده با ساختمان اين است. گرديده مطالعه دهم مبحث اي لرزه ضوابط و ][ ايران 800 آييننامه ]3[ ايران ساختمان طبقات در مهاربندها حذف با و گرديده طراحي ايران ساختمان ملی مقررات حالت در گرديدهاند. بررسي سازهها رفتاري وضعيت متفاوت حالت دو در طبقه مهاربندهاي نيز دوم حالت در شد حذف اول طبقه مهاربند فقط اول اتصاالت با نرم طبقه در مهاربند جايگزيني با سپس گرديدند. حذف دوم و تيرها ابعاد افزايش با طبقه سختي تدريجي افزايش و ستون به تير خمشي تحليل از استفاده با و مجزا صورت به قابها اين از يک هر رفتار ستونها ديگر بعبارت گرديدهاند. ارزيابي و تحليل غيرخطي ديناميکي و استاتيکي و بحث مورد نرم طبقه در معادل خمشي قاب با مهاربندها جايگزيني امکان از استفاده با سيستم اين رفتاري وضعيت همچنين است. گرفته قرار بررسي سن 6 طبس 5 چي چي زلزله شتابنگاشتهاي تحت غيرخطي ديناميکي تحليل است. گرديده بررسي 8 نورثريج و 7 فرناندو 4 Eurocode 8 5 Chi Chi 6 Tabas 7 San Fernando 8 Northridge 1 Chintanapakdee and Chopra Trung and lee 3 Incremental Dynamic Analysis 38
- سختي طبقه -- سختي قاب مهاربندي برای مقايسه سختي طبقات سختي سيستمهاي مورد بررسي با استفاده از روابط کالسيک مکانيک جامدات و معادالت تعادل قابها تعيين گرديدهاند. بنابراين با در نظر گرفتن قاب يک طبقه و فرض رفتار برشي براي قابهاي مهاربندي با توجه به شکل سختي اين سيستم به صورت زير قابل محاسبه است. در محاسبه سختي قابهاي مهاربندي ضربدري تمام اتصاالت از نوع مفصلي در نظر گرفته شدهاند. شکل : رفتار قاب مهاربندي تحت بار جانبي Fig.. Behavior of bracing frame under lateral load به منظور محاسبه سختي قاب مهاربندي ابتدا نيرو و تغييرمکان افقي قاب با استفاده از پارامترهاي نشان داده شده در شکل محاسبه شدهاند. با افزايش بار جانبي ابتدا مهاربند تحت فشار کمانه مينمايد. در اين حالت نيرو در مهاربند تحت کشش برابر با مقدار نيرو در مهاربند تحت فشار ميگردد. بنابراين مقدار نيروي برشي کل سيستم در لحظه کمانش مهاربند تحت فشار برابر است با: Fy Fe F = F. A.cos y 0. 658. θ )( که در آنFy تنش تسليم فوالد θ زاويه مهاربند با افق Fe تنش کمانش بحراني اولر در حالت االستيک و A سطح مقطع مهاربند میباشد. مقدار داخل کروشه در رابطه تنش کمانش مهاربند تحت فشار ميباشد که با استفاده از ضوابط مبحث 10 مقررات ملي ساختمان ايران محاسبه گرديده است. در اين رابطه با توجه به الزام آييننامههاي لرزهاي در استفاده از مهاربندهاي چاق از روابط کمانش غيرخطي مهاربندها استفاده شده است. تغييرمکان افقي قاب مهاربندي را ميتوان با توجه به تصوير افزايش طول محوري مهاربند تحت کشش و با استفاده از روابط کالسيک مقاومت مصالح به صورت زير محاسبه نمود: Fy Fe F.L F 0. 658.L )3( b y b = = E.A.cos θ E.cos θ که E مدل االستيسيته فوالد Lb طول مهاربند و A سطح مقطع مهاربند میباشد. با محاسبه برش پايه و تغييرمکان جانبي با استفاده از معادالت و 3 سختي سيستم از تقسيم برش پايه بر تغييرمکان جانبي بدست ميآيد. F.E.A.cos θ K = = L )4( b b که با جايگذاري =θ cos در معادله 4 سختي قاب مهاربندي به L b صورت رابطه 5 محاسبه ميگردد:.E.A.b K = 3 )5( L b -- سختي قاب خمشي سختي قاب خمشي با توجه به صرفنظرکردن از اثر تغييرشکلهاي محوري و با استفاده از روابط شيبافت محاسبه گرديده است. از تعادل لنگرها در گرههاي سازه مجموع لنگر تيرها و ستونها در محل اتصال برابر با صفر ميباشد. بنابراين با استفاده از روابط شيب افت ميتوان روابط زير را در گره هاي B و C از قاب خمشي شکل 3 بدست آورد. MBA + M =0 BC )6( ( ) Ic Ib θ 3 B + θ + = B θ 0 )7( C h h L M CD + M =0 )8( CB ( ) Ic Ib θ 3 C + θ + = C θ 0 )9( B h h L که L طول دهانه h ارتفاع ستون Ib ممان اينرسي تير و Ic ممان اينرسي ستون ميباشد. شکل 3: رفتار قاب خمشي تحت زلزله Fig.3. Behavior of moment frame under earthquake با ترکيب معادالت 7 و 9 با يکديگر زواياي اتصال تير به ستون در نقاط.) B C θ =θ ( برابر ميشود C و B مجموع عکسالعمل نيروها در پاي ستونها در جهت افق با برش پايه سازه برابر است. از تساوي زواياي نقاط B و C معادله 10 بدست ميآيد: 39
50 تا 37 صفحه 1396 سال شماره 49 دوره امیرکبیر عمران مهندسی نشریه E.I 6 1 )10( h h c F 1 = ) θb ( ميباشد. فوالد االستيسيته مدل E و ستون پايه برش F1 که حاصل θ B مقدار 7 معادله در θ B =θ C جايگذاري با طرفي از ميشود: 3 Ic θ B = Ic 3 Ib )11( h + h L در زلزله بار از ناشي تغييرمکان مقدار 9 معادله در 10 معادله جايگذاري با و ميآيد. بدست خمشي قاب 3 Fh 1 ( IcL + 3Ibh) = )1( 1EI I L + 6I h ( ) c c b سختي 10 معادله از )F1( شده وارد جانبي نيروي بر 1 معادله تقسيم با ميشود. حاصل خمشي قاب االستيک 1EIc( IcL + 6Ibh) K = )13( 3 h IL+ 3Ih ( ) c b به خمشي قاب سختي معادله بر 13 معادله مخرج و صورت تقسيم با Ih c و سيلوا آقاي مقاله در آمده بدست رابطه با که ميآيد بدست 14 رابطه صورت ]16[. است يکسان نيز همکارانش 4EIc 6α+β K = 3 h 6α+ 4 β )14( Ib L α= β= I h بررسي مورد مهاربندي قاب )ب( بررسي مورد ساختمان پالن )الف( 4: شکل Fig.4. a) Plan of building, b)braced frame ها نمونه طراحي 33-3- ساختمان کلي 3-33-3 مشخصات 4( شکل )مطابق طبقه 4 ساختمان يک از بررسي مورد مهاربندي قاب محور راستاي در سازه طبقات پالن به توجه با قاب اين است. گرديده انتخاب با منطقه در ساختمان اين است. شده انتخاب C و B محور دو بين و يک سازه لرزهاي طراحي در II خاک نوع و گرديده واقع شديد خيلي زلزلهخيزي است. گرديده فرض در 6 رفتار ضريب با ويژه ضربدري مهاربندي نوع از جانبي باربر سيستم شدهاند. گرفته نظر در متر 3/ نيز طبقات ارتفاع و ميباشد مجاز تنش سطح و تيرها براي IPE ستونها براي HEB مقاطع از طراحي برای همچنين در بلوک تيرچه نوع از سقف است. شده استفاده مهاربندها براي دوبل ناوداني ايران ساختمان ملي مقررات 6 مبحث براساس بارگذاري و شده گرفته نظر است. گرديده انجام ]15[ c مهاربندي قاب -3 - گرديدهاند. طبقهبندي F4B و F4A گروه دو در بررسي مورد قابهاي در دارد. وجود طبقات تمام در هممرکز ضربدري مهاربند F4A گروه قاب در ظرفيت به المانها ظرفيت امکان حد تا است گرديده سعي المانها طراحي تحليلهاي از تعدادي در اينکه به توجه با همچنين باشد. نزديک نياز مورد به دوم طبقه مهاربندهاي قابها روي بر شده انجام غيرخطي ديناميکي قرار اول طبقه در مهاربند حذف از ناشي اضافي نيروهاي تاثير تحت شدت نام با مهاربندها از جديد گروه يک بنابراين گرديدند ناپايدار تحليلها و گرفته کمي دوم طبقه مهاربندهاي گروه اين در شدند. گرفته نظر در نيز F4B طبقه دو سختي نتيجه در شدند. گرفته نظر در اول طبقه مشابه و شده تقويت در F4B و F4A گروههاي تفاوت ديگر عبارت به است. شده برابر ابتدايي و F4A مهاربندي قابهاي مقاطع ميباشد. دوم طبقه مهاربندهاي سايز شدهاند. ارايه 1 جدول در F4B 40
جدول 1: مقاطع قابهاي مهاربندي گروههاي F4A و F4B Table 1. Sections of braced frames of groups F4A and F4B طبقه 1 ستون تير IPE40 مهاربند در قاب F4A UNP100 مهاربند در قاب F4B UNP100 UNP100 UNP80 UNP80 UNP80 UNP80 UNP80 IPE40 IPE40 IPE40 HEB00 HEB160 HEB100 3 4 حذف مهاربند و ايجاد قاب خمشي در طبقه اول با حذف مهاربندها در طبقه اول سختي اين طبقه نسبت به طبقه دوم کاهش يافته و طبقه نرم در آن شکل ميگيرد. در اين مرحله برای بررسي امکان جايگزيني مهاربندها در طبقه نرم با قاب خمشي اتصاالت تير و ستونهاي اين طبقه گيردار گرديدند. سپس با افزايش تدريجي اندازه تير و ستونهاي طبقه نرم سختي اين طبقه به تدريج اضافه شده و تا خروج از حالت طبقه نرم مطابق با تعريف ارايه شده در بند 1-1-8-1 الف آييننامه [] 800 )که برابر 70 درصد سختي طبقه دوم ميباشد( ادامه يافت. همچنين برای بررسي بهتر پارامترهاي لرزهاي قاب خمشي سختي طبقه اول تا بيش از 70 درصد سختي طبقه دوم نيز افزايش يافت. گفتنی است که در طراحي قابهاي خمشي در طبقه اول اصل ستون قوي-تير ضعيف در طراحي المانها رعايت گرديده است. مشخصات قابهاي طراحي شده در طبقه نرم در جدول آورده شدهاند. در نامگذاري اين قابها عدد ارايه شده در انتها بيانگر درصد نسبت سختي طبقه اول به طبقه دوم ميباشد. ضمنا مشخصات المانهاي تير و ستون در طبقات بااليي ثابت در نظر گرفته شدهاند و تغيير نکردهاند. اعداد داخل پرانتز مربوط به قاب F4B میباشد که مهاربند طبقه دوم مشابه طبقه اول در نظر گرفته شده است. بنابراين نسبت سختي طبقه اول به دوم در قابهاي سري F4B کمتر از F4A ميباشد که به دليل استفاده از مهاربند بزرگتر در طبقه دوم ميباشد. 3-33-3 حذف مهاربندها و ايجاد قاب خمشي در طبقه دوم برای بررسي اثرات حذف مهاربند در طبقه دوم بصورت مشابه با روش مربوط به حذف مهاربند در طبقه اول عمل شده است. بنابراين با حذف مهاربندها در طبقه دوم سختي طبقه دوم نسبت به طبقه سوم کاهش يافته و طبقه نرم در آن تشکيل شد. بعبارت ديگر برای بررسي وضعيت ايجاد طبقه نرم در طبقه دوم مهاربندهاي طبقه دوم حذف گرديدند. سپس اتصاالت تير و ستون گيردار شده و قاب خمشي در طبقه دوم ايجاد گرديد. با افزايش اندازه تير و ستونهاي طبقه دوم سختي طبقه به تدريج اضافه شد. در طراحي قاب خمشي در طبقه دوم نيز فلسفه ستون قوي-تير ضعيف رعايت گرديده است. جدول : مقاطع قابهاي مورد بررسي در طبقه نرم در طبقه اول Table. Sections of studied frames in soft story at first floo1 قاب ستون تير درصد سختي طبقه اول به دوم* )8( 10 IPE40 F4A10 )F4B8( شکل 5: نحوه تقويت ستون ها در طبقه نرم دوم Fig.5. Strengthening of columns in soft story at second floor )0( 5 )8( 35 IPE300 IPE330 HEB360 HEB400 F4A5 )F4B0( F4A35 )F4B8( مشخصات قابهاي مورد بررسي برای ايجاد طبقه نرم در طبقه دوم )سري )F4C در جدول 3 آورده شدهاند. در نامگذاري اين قابها عدد ارايه شده در انتهاي آن برابر با درصد نسبت سختي طبقه دوم به طبقه سوم ميباشد. در اينجا نيز برای بررسي کاملتر اثرات تغيير سختي در طبقه نرم سختي طبقه دوم به بيش از 70 درصد افزايش داده شده است. با توجه به اينکه در اين تحقيق تقويت موضعي طبقه نرم به منظور بررسي رفتار آن طبقه تحت بارهاي جانبي مدنظر ميباشد مقاطع ستونهاي طبقه دوم مطابق شکل 5 با استفاده از ورق تقويت گرديدهاند. )4( 53 )59( 7 )66( 8 )77( 97 )99( 14 IPE400 IPE450 IPE500 IPE500 IPE550 HEB450 HEB500 HEB500 HEB550 HEB600 F4A53 )F4B4( F4A7 )F4B59( F4A8 )F4B66( F4A97 )F4B77( F4A14 )F4B99( * اعداد داخل پرانتز مربوط به قاب F4B میباشد. 41
جدول 3: مقاطع قاب خمشي طبقه نرم در طبقه دوم Table3. Sections of moment frame in soft story at second floor قاب F4C8 ستون HEB00 ورق تقويتي بال ----------- تير IPE40 درصد سختي طبقه به 3 8 8 40 50 70 79 88 IPE400 IPE450 IPE450 IPE500 IPE550 IPE600 PL0X PL0X30 PL0X50 PL0X70 PL0X70 PL0X70 F4C8 F4C40 F4C50 F4C70 F4C79 F4C88-4 مدلسازي برای بررسي عملکرد لرزهاي قابهاي مورد بررسي محل تشکيل مفاصل پالستيک بر روي تيرها ستونها و مهاربندها با استفاده از ضوابط FEMA356 مشخص گرديده و از تحليل استاتيکي غيرخطي استفاده شده است. منحني نيرو- تغييرمکان در نرمافزار SAP000 براي هر عضو به صورت شکل 6 تعريف شده است. در ناحيه B-A رفتار االستيک و منحني نيرو-تغييرمکان به صورت خطي است. نقطه B شروع رفتار غيراالستيک و محل تشکيل مفاصل پالستيک ميباشد. ناحيه C-B در منحني نيرو- تغييرمکان کرنش سختشوندگي ناميده ميشود و داراي رفتار خميري است. حداکثر شيب اين ناحيه با توجه به آييننامه FEMA356 برابر 3 درصد شيب ناحيه االستيک در نظر گرفته شده است. از نقطه C تا D کاهش ناگهاني مقاومت ايجاد شده و از D تا E مجددا رفتار خميري )با مقاومت کاهشيافته( ديده ميشود و در نقطه E نيز گسيختگي مفصل اتفاق ميافتد ]17[. روش کار در تحليل غيرخطي بدين ترتيب است که ابتدا بارهاي ثقلي به سازه اعمال ميگردد و در ادامه بارهاي جانبي به مجموع بارهاي ثقلي اضافه ميشوند. شکل 6: منحني نيرو-تغييرمکان ]15[ Fig.6. Force- displacement diagram [15] 5-5 روشهاي تحليل 5-55-5 تحليل استاتيکي غيرخطي الگوي بارگذاري معرفي شده به صورت مرحلهاي در تحليل استاتيکي غيرخطي اعمال ميگردد و در هر مرحله ماتريس سختي براساس هندسه تغييرشکل يافته قاب اصالح ميشود. در هر مرحله مقدار نيروي داخلي اعضا در محل مفاصل تعيين گرديده و با مقدار نيروي حد تسليم در مفصل معرفي شده مقايسه ميشود. اگر نيروي داخلي به حد تسليم نرسيده باشد با حفظ سختي مرحله قبل مقداري به بار سازه اضافه و تحليل ادامه مييابد. ولي اگر نيروي داخلي فراتر از حد تسليم مفصل باشد سختي مفصل و در نتيجه سختي سازه با توجه به منحني نيرو-تغييرمکان اصالح ميشود. اين بارگذاري مرحلهاي تا رسيدن سازه به حد مکانيزم يا به معيار تغييرمکان معرفي شده به برنامه ادامه مييابد ]4[. 5-55-5 تحليل ديناميکي غيرخطي )تاريخچهزماني( تحليل تاريخچه زماني غيرخطي روشي پيچيده و در عين حال دقيق برای ارزيابي نياز غيراالستيک سازه تحت اثر شتابنگاشتهاي انتخابي ميباشد. اين روش يک تحليل گام به گام براي برآورد پاسخ ديناميکي سازه تحت يک بارگذاري خاص -که ممکن است متغير با زمان باشد- است. تحليل تاريخچه زماني براي مشخصکردن پاسخ هاي غيرخطي سازه تحت يک بارگذاري دلخواه مورد استفاده قرار ميگيرد. شکل کلي معادالت در اين تحليل عبارت است از: K.u)t( + C.u)t( + M.u)t( = r)t( ) 15( که K ماتريس سختي C ماتريس ميرايي M ماتريس جرم u)t( تغيييرمکان u)t( سرعت u)t( شتاب و r)t( بردار نيروهاي اعمالي به سازه میباشد. شتابنگاشتهاي مورد استفاده بايد تا حد امکان نمايانگر حرکت واقعي زمين در هنگام وقوع زلزله در محل احداث بنا باشند. بنابراين بايد ضوابط 4-1-4-13 آييننامه 800 ارضا گردند ][. جدول 4: مشخصات شتابنگاشتهاي مورد استفاده در تحليلهاي غيرخطي تاريخچه زماني Table4. Earthquake records for nonlinear time history analyses چي چي طبس نورثريج سن فرناندو نام زلزله تاريخ P.G.A 0.51g MW 7.6 0/09/1999 N مدت زمان حرکت شديد 10.81 11.7 1.3 1.36 10.9 11.3 14.53 15.35 0.474g 0.38g 0.406g 0.355g 0.563g 0.34g 0.68g 7.4 6.7 6.6 16/09/1978 17/1/1994 09/0/1971 W LN TR 090 360 01 91 4
با توجه به قرار گرفتن سازه در فاصلهاي بيش از 0 کيلومتر از منشا زلزله )حوزه دور از گسل( و انتخاب خاک نوع برای محل قرارگيری آن سرعت موج برشي متوسط بين 375 تا 750 متر بر ثانيه در نظر گرفته شده است. شتابنگاشتهايي از زلزلههاي سن فرناندو در سال 1971 طبس در سال 1978 نورثريج در سال 1994 و چي چي در سال 1999 با مشخصات موردنظر از سايت ]18[ Peer انتخاب گرديده و در تحليلها مورد استفاده قرار گرفتهاند. مشخصات زلزلههاي مورد استفاده در جدول 4 و شکل 7 ارايه شدهاند. 6-6 ارزيابي کارايي لرزهاي نمونهها تحت تحليل استاتيک غيرخطي 6-66-6 دريفت گذرا دريفت در دو حالت گذرا و ماندگار بررسي گرديده است تا قابليت سيستم برای ارضاي شرايط مورد نياز در طراحي لرزهاي براساس سطوح عملکرد بررسي گردد. براي انتخاب سطح عملکرد سازه با توجه به اينکه سازه داراي اهميت متوسط ميباشد و با توجه به بخش الف از بند 1-1 آييننامه ][ 800 ساختمان بايد با حفظ ايستايي در زلزلههاي شديد تلفات جاني را به حداقل برساند و در زلزلههاي خفيف و متوسط بدون وارد شدن آسيب عمده سازهاي قادر به مقاومت باشد. بنابراين سطح عملکرد ايمني جاني برای بررسي معيار پذيرش سازهها در نظر گرفته شده است. شکل 7: شتاب نگاشت مورد استفاده در تحليل ديناميکی غيرخطی شکل 8: مقايسه دريفت گذراي قابها الف( گروه F4A ب( گروه F4B ج( گروه F4C Fig.8. Maximum drifts of stories; a) F4A, b) F4B, c) F4C Fig.7. Earthquake records for nonlinear dynamic analysis 43
50 تا 37 صفحه 1396 سال شماره 49 دوره امیرکبیر عمران مهندسی نشریه تعريف گذرا دريفت با طبقات نسبي جانبي تغييرمکان حداکثر ساختمان در طرح زلزله وقوع طول در ميشود پيشبيني و گرديده مجاز گذراي دريفت مقدار ]17[ FEMA356 آييننامه در گردد. ايجاد هر گذراي دريفت است. شده گرفته نظر در 0/015 با برابر سيستم 8 شکل در مجاز مقادير با مقايسه و بررسي مورد سيستمهاي از يک شدهاند. ارايه دريفت که ميگردد مشاهده 8 شکل در شده ارايه دياگرامهاي به توجه با مشاهده همچنين ميباشد. آييننامهاي مجاز مقادير از کمتر نرم طبقه گذراي ميگردد. طبقه دريفت کاهش به منجر نرم طبقه سختي افزايش که ميگردد از استفاده با نرم طبقه سختي اينکه وجود با که است اين توجه قابل نکته و ميرسد مهاربندي قاب معادل سختي به خمشي قاب و گيردار اتصاالت ميزان به آن گذراي دريفت ولي ميگردد نيز مهاربندي قاب از بيشتر حتي ميباشد. مهاربندي سازه از بيشتر توجهي قابل با نرم طبقات دريفت F4C و F4A F4B گروه قابهاي در درصد 88 و 66 ميشود. برابر مهاربندي قاب دريفت ماندگار 6-66-6 دريفت گفته طبقات نسبي جانبي تغييرمکان حداکثر به ماندگار دريفت در ترکخوردگي يا خميري رفتار دليل به زلزله وقوع از پس که ميشود بعد گام به غيرخطي استاتيکي تحليل در بنابراين ميماند. باقي سازه ماندگار مجاز تغييرمکان ميشود. اتالق 9 شکل در هدف تغييرمکان از ميباشد. 0/0 برابر ]17[ FEMA356 آييننامه به توجه با سيستم ماندگار] 17 [ نظيردريفت تغييرمکان 9: شکل Fig.9. Permanent drifts [17] و تغييرمکان ترتيب به V و δ t t سيستم اوليه سختي K 9 شکل در e ماندگار دريفت 10 شکل در میباشد. هدف تغييرمکان با متناظر جانبي نيروي در غيرخطي استاتيکي بارگذاري تحت F4C و F4A F4B گروه هاي قاب نشان آييننامه مجاز مقادير همراه به هدف تغييرمکان با متناظر تغييرمکان مهاربند حذف که نمود مالحظه ميتوان 10 شکل به توجه با شدهاند. داده ميگردد. طبقه دريفت مالحظه قابل افزايش به منجر دوم و اول طبقات در ميزان به خمشي قاب سختي افزايش که است آن بيانگر نيز سختيها مقايسه کاهش به منجر F4C و F4A F4B گروه قابهاي در درصد 40 و 0 5 7 ميزان به سختي افزايش با همچنين ميگردد. مجاز مقدار به دريفتها F4B گروه ب( F4A گروه الف( قابها ماندگار دريفت مقايسه 10: شکل F4C گروه ج( Table 10. Comparison of permanent drifts; a) F4A, b) F4B, c) F4C شکلپذيري ضريب -6-3 قبل پالستيک و غيراالستيک تغييرشکلهاي تحمل در سازه قابليت تعيين 16 معادله با که ميشود ناميده شکلپذيري ضريب سازه خرابي از [4]: ميشود u µ= )16( y 44
50 تا 37 صفحه 1396 سال شماره 49 دوره امیرکبیر عمران مهندسی نشریه که: باشد گونهاي به بايد خط دو اين رسم باشد. متقاطع خط دو زير سطح با برابر ظرفيت منحني زير سطح 1- ظرفيت منحني و K e شيب با شده رسم خط تقاطع نقطه مختصات - برابر پايه( برش ميزان کننده تعيين محور )يعني قايم مختصات محور روي ]17[. باشد 0/Vy6 با تغييرمکانتسليمسازهميباشد. y تغييرمکانحداکثرمنحنيپوشآورو u که میباشد خود به مخصوص هدف تغييرمکان يک داراي قابها از يک هر مقدار بنابراين ميشوند. تعيين ]17[ FEMA356 آييننامه ضوابط توسط که با و غيرخطي استاتيکي تحليل تحت قابها از يک هر شکلپذيري ضريب است. شده ارايه 5 جدول در هدف تغييرمکان با برابر نهايي تغييرمکان فرض با متناظر نهايي تغييرمکان در قابها شکلپذيري ضريب محاسبه 5: جدول غيرخطي استاتيکي تحليل تحت هدف تغييرمکان Table 5. Ductility of frames for ultimate displacement at performance point µ µ µ قاب قاب قاب /3 3/47 /5 /48 /47 /4 /3 /43 ---- F4A F4C8 F4C8 F4C40 F4C50 F4C70 F4C79 F4C88 ---- /34 3/6 /43 /1 1/95 1/94 1/9 1/88 F4B F4B8 F4B0 F4B8 F4B4 F4B59 F4B66 F4B77 F4B99 /3 3/65 /54 /45 /5 /59 /57 /53 /49 F4A F4A10 F4A5 F4A35 F4A53 F4A7 F4A8 F4A97 F4A14 طبقه تشکيل و خمشي قاب ايجاد و مهاربندها حذف 5 جدول به توجه با افزايش مهاربندي قاب برابر 1/5 تا را شکلپذيري تقاضاي دوم طبقه در نرم تا شکلپذيري تقاضاي اول طبقه در مهاربند حذف با اينکه ضمن ميدهد شکلپذيري به توجه با که مييابد افزايش کامل مهاربندي قاب برابر 1/6 طبقه کردن سختتر با ميباشد. انتظاري قابل رفتار خمشي قاب باالتر ضريب المانها تقويت و ستون به تير گيردار اتصاالت از استفاده با نرم شکلپذيري ضريب به بهتدريج و مييابد کاهش به رو روند شکلپذيري ميگردد. نزديک مهاربندي قاب نظير انرژي 6-66-6 جذب در مهمي پارامتر سازه به ورودي انرژي استهالک يا انرژي جذب ميزان را انرژي جذب ميباشد. غيراالستيک محدوده در سازه کارايي ميزان بررسي خطي دو مدل يا و نيرو-تغييرمکان منحني زير مساحت محاسبه با ميتوان ضوابط به توجه با معادل خطي دو مدل رسم براي نمود. محاسبه سازه معادل ناحيه در سپس و K e شيب با خط يک االستيک ناحيه در 356-FEMA تقاطع نقطه مختصات و ميگردد رسم α Ke شيب با خط يک غيراالستيک [19]. ميباشد Vy با برابر پايه( )برش قايم محور روي خط دو اين پوشآور] 17 [ منحني دوخطي نمايش 11: شکل Fig.11. Bi-linear pushover diagram [17] سطح با غيراالستيک سيستم در ميرايي توسط مستهلکشده انرژي [19]. ميشود بيان 17 رابطه با سازه رفتار خطي دو منحني محصور ( ) E = 4 ad da )17( D y pi y pi a pi و میباشد سازه تسليم نقطه تغييرمکان و نيرو ترتيب به d y و a y که هستند. پوشآور منحني حداکثر تغييرمکان و نيرو ترتيب به d pi و مخصوص هدف تغييرمکان يک داراي قابها از يک هر اينکه به توجه با مقدار ميگردند محاسبه FEMA356 آييننامه توسط که میباشد خود به جدول در و گرديده محاسبه هدف تغييرمکان تا قابها از يک هر انرژي جذب است. شده ارايه 6 طبقه ايجاد و مهاربندها حذف با که ميگردد مالحظه 6 جدول به توجه با افزايش مهاربندي قاب برابر 3/4 ميزان به انرژي جذب دوم طبقه در نرم قاب برابر 3/4 ميزان به سازه در انرژي جذب تقاضاي عبارتي به مييابد. قابهاي براي انرژي جذب مقادير مقايسه با مييابد. افزايش مهاربندي F4C8 قاب در که ميگردد مشاهده F4C سري با F4B و F4A سري قاب در و 3/4 دوم طبقه در نرم طبقه داراي قاب در انرژي جذب تقاضاي که ميباشد مهاربندي قاب برابر 3 )F4A10( اول طبقه در نرم طبقه داراي در اول طبقه به نسبت دوم طبقه در مهاربند حذف بيشتر تاثير نشاندهنده ميباشد. مطالعه مورد قابهاي و F4A سري نمونههاي در اول طبقه در نرم طبقه سختي افزايش با همچنين رو روند انرژي جذب تقاضاي ميزان F4C سري هاي نمونه در دوم طبقه و F4B ميگردد. نزديک مهاربندي قاب انرژي جذب مقادير به و داشته کاهش به 45
جدول 6: جذب انرژي با تغييرمکان هدف مخصوص به هر قاب Table 6. Energy absorption capacity of frames ED ED قاب ED قاب قاب 89805 F4A 8860 F4B 89805 F4A 303404 F4C8 68938 F4B8 69190 F4A10 136976 F4C8 144844 F4B0 164444 F4A5 13635 F4C40 13817 F4B8 15503 F4A35 18859 F4C50 145585 F4B4 119119 F4A53 1489 F4C70 13481 F4B59 1086 F4A7 116451 F4C79 117890 F4B66 100673 F4A8 103805 F4C88 116753 F4B77 94793 F4A97 ---- ---- 105387 F4B99 88840 F4A14-7 ارزيابي لرزهاي نمونهها تحت تحليل ديناميکي غيرخطي 7-77-7 دريفت حداکثر طبقات دريفت حداکثر طبقات سازههاي مدل شده تحت هر 4 شتابنگاشت زلزله در شکلهاي 1 تا 15 با يکديگر مقايسه شدهاند. با توجه به شکل 1 در قاب F4B زمان تناوب طبيعي سازه برابر 0/439 و زمان تناوب غالب شتابنگاشت زلزله چيچي برابر با 0/44 ميباشد و اين نزديکي زمان تناوبها باعث تشديد )رزونانس( ميگردد. همچنين با توجه به اينکه زمان تناوب طبيعي در قاب F4A برابر با 0/447 ميباشد به دليل اختالف بيشتر زمان تناوب غالب شتابنگاشت و زمان تناوب طبيعي سازه پديده تشديد با شدت کمتري ايجاد ميگردد. در ضمن ميتوان مشاهده نمود که با افزايش سختي در قابهاي سري F4A دريفت طبقه اول نسبت به دريفت طبقه اول قاب مهاربندي کامل کاهش مييابد. با در نظر گرفتن محدوديت 0/0 براي دريفت حداکثر طبقات و در قابهايي که سختي نسبي طبقه اول نسبت به طبقه بااليي آن بيشتر از 70 درصد ميباشد دريفت طبقه سوم از حد مجاز آييننامه تحت زلزله چيچي بيشتر ميگردد که به دليل عدم شکلگيري مفصل پالستيک در قاب با طبقه نرم در طبقه اول و نيز پديده تشديد ميباشد. همچنين با توجه به شکل 1 قسمت ب در قاب F4B با افزايش سختي طبقه دوم به دليل استفاده از مهاربند بزرگتر تغييرمکانهاي طبقه دوم تا حدودي کنترل ميگردند و دريفت حداکثر طبقات تا حدودي به يکديگر نزديک ميگردند. ولي هنوز مقدار تغييرمکانها به دليل پديده تشديد قابل توجه ميباشد. شکل 1: دريفت حداکثر طبقات تحت زلزله چيچي الف( قابهاي گروه F4C ج( قابهاي گروه F4B ب( قابهاي گروه F4A Fig.1. Maximum drift of stories under ChiChi earthquake; a)f4a, b)f4b, c)f4c با افزايش سختي به بيش از 80 درصد در سري قابهاي F4C در شکل 1 قسمت ج دريفت طبقه اول نسبت به قاب مهاربندي کامل افزايش و دريفت طبقه دوم )قاب خمشي( کاهش چشمگيري يافته است که اين روند در قابهاي طبقه نرم در طبقه اول با سختي بيش از 70 درصد نيز مشاهده ميگردد. يعني دريفت طبقه نرم نسبت به دريفت قاب مهاربندي در طبقه اول کاهش و نسبت به دريفت طبقه دوم قاب مهاربندي افزايش چشمگيري میيابد. کاهش دريفت طبقات سوم و چهارم در هر 3 گروه قابهاي F4B F4A و F4C نسبت به دريفت طبقات متناظر در قاب مهاربندي کامل داراي تغييراتي است که حذف مهاربند نه تنها بر طبقات مجاور بلکه بر طبقات غيرمجاور نيز تاثير ميگذارد. بايد توجه داشت که تاثير طبقه نرم بر طبقات مجاور بيشتر ميباشد که ميتواند به اندرکنش بيشتر طبقات مجاور بر رفتار يکديگر نسبت داده شود. 46
نسبت به قاب مهاربندي کمتر ميباشد. به عبارتي ميتوان به تمرکز بيشتر انرژي زلزله در طبقه نرم اشاره نمود. شکل 13: دريفت حداکثر طبقات تحت زلزله طبس الف( قابهاي گروه F4C ج( قابهاي گروه F4B ب( قابهاي گروه F4A Fig.13. Maximum drift of stories under Tabas earthquake; a)f4a, b)f4b, c)f4c با توجه به شکل 13 مشاهده ميگردد که با حذف مهاربندهاي طبقات اول و دوم دريفت طبقات اول و دوم نسبت به قاب مهاربندي به ترتيب 7/7 و 7/ برابر شده است. با افزايش سختي قابها در طبقه اول با استفاده از اتصاالت گيردار و افزايش اندازه تير و ستونهاي طبقه دريفت طبقه اول نسبت به حالت حذف مهاربند در قابهاي F4A10 و F4B8 کاهش چشمگيري میيابد اما هيچگاه به دريفت قاب مهاربندي کامل نميرسد. همچنين با افزايش سختي در قابهاي F4C8 تا F4C50 دريفت طبقه دوم )نرم( نسبت به قاب F4C8 تقريبا به نصف کاهش میيابد با افزايش سختي طبقه دوم به بيش از 70 درصد )از قاب F4C70 به بعد( دريفت طبقه دوم دچار کاهش قابل توجه ميگردد. ولي به مقدار دريفت طبقه دوم در قاب مهاربندي F4A نميرسد. با حذف مهاربند در طبقات اول يا دوم دريفت طبقات مجاور و غيرمجاور شکل 14: دريفت حداکثر طبقات تحت زلزله نورثريج الف( قابهاي گروه F4C ج( قابهاي گروه F4B ب( قابهاي گروه F4A Fig.14. Maximum drift of stories under Northridge earthquake; a)f4a, b)f4b, c)f4c با توجه به شکل 14 مالحظه ميگردد که با حذف مهاربندهاي طبقات اول يا دوم دريفت طبقات اول يا دوم نسبت به قاب مهاربندي به ترتيب 4/3 و 3/ برابر شده است. با افزايش سختي قابها در طبقه اول يا دوم دريفت طبقات اول يا دوم نسبت به حالت حذف مهاربند در قاب F4B8 F4A10 و F4C8 کاهش چشمگيري میيابد اما هيچگاه به دريفت قاب مهاربندي کامل نميرسد. همچنين مشابه آنچه در زلزله طبس ديده شد با حذف مهاربند در طبقات اول و دوم دريفت طبقات مجاور و غيرمجاور نسبت به قاب مهاربندي کمتر ميباشد. 47
طبس و نورثريج در شکل 16 ترسيم و مقايسه گرديدهاند. شکل 15: دريفت حداکثر طبقات تحت زلزله سنفرناندو الف( قابهاي گروه F4A ب( قابهاي گروه F4B ج( قابهاي گروه F4C Fig.15. Maximum drift of stories under San Fernando earthquake; a)f4a, b)f4b, c)f4c همانگونه که در شکل 15 مالحظه ميگردد با حذف مهاربندهاي طبقات اول يا دوم دريفت اين طبقات نسبت به قاب مهاربندي به ترتيب و 1/5 برابر شده است و حتي از محدوده مجاز تعيين شده توسط آييننامه )0/0( نيز عبور کرده است. با افزايش سختي در قاب طبقه نرم دريفت طبقه روند کاهشي مييابد و حتي از مقدار قاب مهاربندي نيز کمتر ميشود. با افزايش سختي در طبقه نرم به ميزان بيش از 70 درصد دريفت طبقه نرم کاهش چشمگيري میيابد مفاصل در طبقات مجاور شکل ميگيرند و در نتيجه دريفت طبقات مجاور نسبت به قاب مهاربندي افزايش میيابد. دريفت طبقات غيرمجاور نسبت به قاب مهاربندي با افزايش کمي روبرو ميشود که نشاندهنده تاثير حذف مهاربند و افزايش سختي در طبقه نرم بر طبقات غيرمجاور ميباشد. 7-77-7 مقايسه برش پايه حداکثر برش پايه قابهاي مدل شده تحت 4 شتابنگاشت چي چي سن فرناندو شکل 16: مقايسه برش پايه قابهاي مدل شده تحت هر 4 شتابنگاشت الف( قابهاي گروه F4A ب( قابهاي گروه F4B ج( قابهاي گروه F4C Fig.16. Comparison of base shear of frames under all records; ; a)f4a, b)f4b, c)f4c با توجه به شکل 16 مالحظه ميگردد که با حذف مهاربندها در طبقه نرم برش پايه حداکثر در هر 4 شتابنگاشت زلزله کاهش مييابد و حتي مقدار برش پايه در شتابنگاشت نورثريج در قاب طبقه نرم در طبقه اول و در شتابنگاشت چيچي در قاب طبقه نرم در طبقه دوم از برش پايه االستيک نيز کمتر ميشود. برش پايه با افزايش سختي طبقه اول به ميزان 70 درصد طبقه دوم تحت دو شتابنگاشت چيچي و سن فرناندو روند صعودي دارد و از سختي 70 درصد به بعد اين روند با شيبي ماليم به صورت نزولي ميگردد. همچنين برش پايه با افزايش سختي طبقه اول به ميزان 80 درصد طبقه دوم در دو شتابنگاشت نورثريج و طبس روند صعودي يافته و از سختي 80 درصد به بعد روند تقريبا ثابتي مييابد. با افزايش سختي طبقه نرم در طبقه دوم به ميزان 8 درصد سختي طبقه سوم در قاب F4C8 برش پايه به ميزان 48
[3] Valmundsson, E. V. and J. M. Nau (1997). "Seismic response of building frames with vertical structural irregularities." Journal of Structural Engineering 13(1): 30-41. [4] Chintanapakdee, C. and A. K. Chopra (004). "Seismic response of vertically irregular frames: response history and modal pushover analyses." Journal of Structural Engineering 130(8): 1177-1185. [5] Le-Trung, K., et al. (008). Seismic Behavior and Evaluation of Steel SMF Buildings with Vertical Irregularities. 14th World Conference on Earthquake Engineering, China. [6] Pirizadeh, M. and H. Shakib (013). "Probabilistic seismic performance evaluation of non-geometric vertically irregular steel buildings." Journal of Constructional Steel Research 8: 88-98. [7] Ghale-Noei, M., et al. (011). Evaluation of the Effect of Soft-story on Performance of Structures with the Capacity Spectrum Approach. Sixth National Conference on Civil Engineering, Semnan, Iran. [8] Code-800 (006). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings, Standard No. 800, Road, Housing and Urban Development Research Center. [9] National-Code (005). National Building Code of India. Structural Design. [10] National-Code (00). National Standard of the Peaple s Repubic of China. Code of Seismic Design of Buildings. [11] ASCE7 (010). Minimum Design Loads for Buildings and other Structures. [1] Turkish-Standard (007). Turkish_Earthquake_Code. [13] Eurocode-8 (003). Design of structures for earthquake resistance. [14] National-Code (006). "National Iranian Code No. 6." [15] Silva, P. and S. Badie (008). "Optimum beam-tocolumn stiffness ratio of portal frames under lateral loads." Struct. Mag. [16] FEMA356 (000). Prestandard and Commentary for the Seismice Rehabilitation of Buildings. [17] Taghinejad, R. (010). Design and seismic rehabilitation of structures based on performance using pushover analysis. [18] http://peer.berkeley.edu. [19] ATC40 (1996). "Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings." Applied Technology Council, report ATC-40. Redwood City. /35 برابر در زلزله چيچي 1/66 برابر در زلزله سن فرناندو 1/14 برابر در زلزله طبس و 1/08 برابر در زلزله نورثريج نسبت به قاب F4C8 افزايش مييابد. با افزايش سختي طبقه نرم در طبقه دوم به بيش از 8 درصد )از قاب F4C8 به بعد( در سري قابهاي F4C مقدار برش پايه افزايش میيابد اما هيچگاه به برش پايه قاب مهاربندي نميرسد. -8 نتيجهگيري تعداد 5 قاب مختلف چهار طبقه از يک ساختمان فوالدي تحت تحليل استاتيکي غيرخطي قرار گرفته و تاثير حذف مهاربند در طبقه نرم )در طبقات اول و دوم( و ميزان سختي قاب خمشي معادل بر عملکرد لرزهاي سازهها بررسي گرديدهاند. با توجه به تحليلهاي انجام شده مشاهده گرديد که با حذف مهاربندها در طبقه اول يا دوم طبقه نرم در سازه ايجاد ميگردد. بنابراين با گيردار کردن اتصاالت تير به ستون در طبقه نرم قاب ساده به قاب خمشي تبديل گرديد. در گام بعدي با افزايش سطح مقطع تير و ستونها در طبقه نرم سختي طبقه نرم به صورت تدريجي افزايش يافت تا به سختي معادل قاب مهاربندي برسد. با انجام تحليلهاي استاتيکي و ديناميکي غيرخطي پارامترهاي لرزهاي سيستم بررسي و با يکديگر مقايسه گرديدند. با حذف مهاربند و تبديل قاب ساده در طبقه نرم به قاب خمشي مقدار دريفت و شکلپذيري نسبت به قاب منظم افزايش چشمگيري مييابد. حذف مهاربند و ايجاد طبقه نرم در طبقه دوم نسبت به حذف مهاربند در طبقه اول تا حدودي بحرانيتر ميباشد. با توجه به نتايج بدست آمده مناسبترين سختي براي قاب خمشي در طبقه اول بايد حداقل داراي سختي 50 تا 70 درصد سختي طبقه دوم و در طبقه دوم بايد داراي سختي بيش از 70 درصد طبقه سوم باشد تا رفتار قاب در طبقه نرم با قاب کامال مهاربندي معادل و يکسان شود. بنابراين سختيهاي ارايه شده در آييننامه براي جلوگيري از اثرات مخرب طبقه نرم مناسب ميباشد. گفتنی است که نتايج حاصل از اين تحقيق محدود به مطالعه موردی يک قاب از ساختمان چهار طبقه فوالدی ميباشد و در صورت تغيير تعداد طبقات تحقيقات بيشتري به منظور راستی آزمايي نتايج حاصله الزم ميباشد. مراجع [1] Wibowo, A., et al. (010). "Collapse modelling analysis of a precast soft storey building in Australia." Engineering Structures 3(7): 195-1936. [] Moehle, J. P. and L. F. Alarcon (1986). "Seismic analysis methods for irregular buildings." Journal of Structural Engineering 11(1): 35-5. برای ارجاع به این مقاله از عبارت زیر استفاده کنید: Please cite this article using: P. Ebadi, A. Maghsoudi, Case Study on Seismic Performance of Soft Stories in Short Steel Structures and Replacement of Braces with Equivalent Moment Resisting Frame. Amirkabir J. Civil Eng., 49() (017) 37-50. DOI:10.060/ceej.015.408 49