اثر كاهش مقطع مهاربند بر نمودار بار افزون قاب هاي فولادي با مهاربندهاي همگرا

Effect of Reduced Brace Sections on the Pushover Curve of Concentrically Steel Braced Frames

در اين پژوهش اثر كاهش مقطع مهاربند در قاب­هاي فولادي همگرا براي مقابله با بارهاي لرزه‌اي و افزايش شكل­ پذيري و تاثير آن بر تغييرات برش پايه مورد بررسي قرار گرفته ­است. در اين تحقيق با كاهش سطح مقطع مهاربند، دو نمونه فيوز ايجاد شده است. فيوز اول با كاهش سطح مقطع مهاربند قوطي شكل در نواحي خاص ايجاد شده است. اين مهاربند با مقطع كاهش­ يافته در قاب­هاي سه و هفت طبقه با تعداد دهانه ­هاي متفاوت بكار رفته‌ است. فيوز دوم با كاهش سطح مقطع نبشي در مهاربند ضربدري در قاب­هاي فولادي دو تا نه طبقه ايجاد شده ‌است. مقاطع كاهش ­يافته طوري طراحي شده ­اند كه ظرفيت كششي مهاربند از ظرفيت اتصال كمتر باشد. پژوهش با شبيه‌سازي كامپيوتري با نرم افزارهاي ABAQUS و ETABS انجام شده و عملكرد قاب‌ها تحت بارهاي جانبي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه قاب با مهاربند با مقاطع كاهش­ يافته، انر‍‍‍‍ژي وارده به سازه ناشي از بارهاي لرزه­اي را به خوبي مستهلك مي كند و شكل‌­پذيري سازه را افزايش مي‌دهد. عملكرد قاب با مهاربند با مقطع كاهش ­يافته به گونه ­اي است كه با تشكيل مفصل‌هاي پلاستيك در فيوزها از جاري شدن اتصال‌ها جلوگيري مي­شود، بدون آنكه اتصال نياز به مقاوم­ سازي داشته باشد. با عملكرد مناسب فيوزها مقادير نيروهاي انتقالي به اعضاي اصلي سازه و نهايتاً مقدار برش پايه سازه نيز كاهش پيدا مي­كند كه نشانه بارز عملكرد مطلوب و ارجحيت اين سيستم سازه­اي است.

Utilization of reducing brace’s section in concentrically steel braced frame to cope with seismic loads and raising ductility and its impact on the base shear variations is studied in this research. In this study, two types of fuses are created by reducing brace’s cross sections. The first fuse is created by reducing the cross-section of tubox bracing in certain areas. This type of brace has been used in the frames of 3&7 story buildings with various openings. The second fuse is created by reducing the cross-section of angles in X bracing steel frames of 2 - 9 story buildings. Therefore, sections are designed such that the tensile capacity of bracing is lower than the capacity of connection. The above tasks were simulated using ETABS & ABAQUS software. Performance of the frames were examined under lateral loads. Results show that the braced frame with reduced sections dissipate applied energy from seismic loads and ductility of structure is increased. The formation of plastic hinges on the fuses prevent yielding of connections without the need for retrofitting. Transitional forces to main structural members and base shear of structures is decreased with good performance of fuses, which is an indication of optimal performance of the system and its preference.