ارزيابي ضريب رفتار قاب‌هاي مهاربندي همگراي ويژه مجهز به فيوز شكل پذير

Evaluation of response modification factor of special concentrically braced frames equipped with ductile fuse members

مهاربندهاي همگراي فولادي به دليل سختي جانبي قابل توجه، مقاومت جانبي بالا، و سهولت اجرا، يكي از پركاربردترين سيستم‌هاي سازه‌اي در ساخت سازه‌هاي اسكلت فولادي مي‌باشد. با اين وجود، زماني كه اين سيستم‌ها تحت زلزله‌هاي متوسط و شديد قرار مي-گيرند مهاربندهاي فشاري دچار كمانش مي‌شوند. اين امر باعث عدم امكان استفاده از تمام ظرفيت اين مهاربندها در استهلاك انرژي لرزه‌اي و كاهش شكل پذيري مهاربند مي‌شود. در دهه‌هاي اخير محققان تحقيقات وسيعي بر روي اين سيستم‌ها انجام داده و روش‌هاي مختلفي را براي افزايش شكل پذيري مهاربندهاي همگراي متداول توسعه داده‌اند. عمده روشهايي كه براي افزايش شكل پذيري سازه هاي فولادي مهاربندي مورد استفاده قرار گرفته اند شامل استفاده از مهاربندهاي كمانش‌ تاب به جاي مهاربند مرسوم و نيز استفاده از فيوزهاي سازه‌اي به صورت موضعي و در قسمت‌هاي خاص از طول مهاربند مي‌باشد. در اين تحقيق، رفتار لرزه‌اي قابهاي فولادي با مهاربند همگراي ويژه كه مجهز به فيوز تسليم شونده و شكل پذير در انتهاي مهاربندها هستند مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد. اين فيوزها با كاهش سطح مقطع مهاربند بصورت موضعي و با تعبيه سوراخ‌هاي بيضوي در چهار طرف مقطع قوطي شكل مهاربند ايجاد شده‌اند. براي ممانعت از كمانش موضعي فيوز، از يك غلاف محصور كننده با طول محدود در اطراف فيوز استفاده شده است. براي بررسي رفتار لرزه-اي و مقايسه تاثير عملكرد فيوز بر مقدار پارامترهاي لرزه‌اي، قاب‌هاي مهاربندي شده‌ي 10،5و15 طبقه همگراي ويژه بدون فيوز و مجهز به فيوز، در نرم افزار ايتبس و مطابق ويرايش چهارم استاندارد 2800 طراحي شده‌اند. براي بررسي رفتار غير خطي از تحليل هاي ديناميكي افزايشي با استفاده از هفت ركورد زلزله در نرم‌افزار Seismostruct استفاده شده است. نتايج اين تحقيق نشان دهنده‌ي ضريب رفتار بالاتر سيستم مهاربندي مجهز به فيوز در مقايسه با سيستم‌ مهاربندي بدون فيوز مي باشد.

Because of significant lateral stiffness, high lateral strength, and ease of construction and erection, conventional concentrically braced frames are known as one of the most useful structural systems in steel buildings. However, these structural systems exhibit an undesirable performance that have limited their application. The ordinary concentrically braced frames enter the inelastic phase under moderate and severe earthquakes and in this case, the compression braces begin to buckle and the full energy dissipation capacity of braces is not attained. This study aims to examine the structural fuse concept by application of special fuses at the end of the chevron braces. These fuses are consist of four elliptical holes in every side of the HSS brace member that is laterally confined by an HSS sleeve. In order to investigate seismic behaviour and compare the effect of the fuses, special braced frames with chevron arrangement, without fuse elements (SCBFs) and with fuse elements (FSCBFs) are considered. The prototype models consist of 5-story, 10-story, and 15-story braced frames, which are designed in Etabs software per Iranian seismic code of practice. The inelastic response of prototype models are evaluated in Seismostruct software through Incremental dynamic analysis (IDA) and using seven near-fault records. The study resulted higher response modification factor of FSCBFs compared with SCBFs.