بررسي مقايسه‌اي رفتار لرزه‌اي قاب‌هاي مهاربندي شده‌ي‌زيپر و شورون ويژه

A Comparative Study on Seismic Performance of Zipper and Special Chevron Braced Frames

قاب‌هاي مهاربندي‌شده‌ي زيپر يكي از انواع سيستم‌هاي مهاربندي جديد در سازه‌هاي فولادي مي‌باشند. در قاب‌هاي مهاربندي‌شده‌ي شورون معمولي زماني‌كه عضو مهاربند در يك طبقه دچار كمانش مي‌شود، نيروي قايم نامتعادل كننده‌اي در تير طبقه‌ي فوقاني ايجاد مي‌شود كه باعث ايجاد ناپايداري و خرابي زودهنگام در سازه مي‌گردد و مشكلات طراحي به‌وجود مي‌آورد. اين رفتار نامطلوب را مي‌توان با اضافه كردن ستون‌هاي زيپر، يعني اعضاي قايمي كه محل اتصال مهاربندها با تيرها را در طبقات بهم متصل مي‌كنند، از بين برد در اين مقاله رفتار لرزه‌اي قاب‌هاي مهاربندي‌شده‌ي زيپر و شورون ويژه مورد مقايسه قرار گرفته است. براي اين منظور بر روي انواع مدل‌هاي سازه‌اي با سيستم‌هاي مهاربندي زيپر و شورون ويژه با تعداد طبقات مختلف، تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي بارافزون و ديناميكي غيرخطي تاريخچه زماني انجام گرفته است. بر اساس نتايج حاصل از تحليل استاتيكي غيرخطي بارافزون، شكل‌پذيري و ضريب رفتار قاب‌هاي مهاربندي شده‌ي شورون ويژه به‌طور كلي كم‌تر از مقادير متناظر براي قاب‌هاي مهاربندي شده‌ي زيپر بوده است. توزيع نسبت تغيير مكان طبقه و بيش‌ترين تغييرمكان طبقه كه از تحليل ديناميكي غيرخطي به‌دست آمده است، نشان دهنده‌ي كارآيي اعضاي زيپر در توزيع يكنواخت‌تر تغييرشكل در ارتفاع ساختمان، و كاهش نسبت تغيير مكان طبقه به محدوده‌ي مجاز آيين‌نامه‌اي بوده است.

Zipper braced frames are an innovative bracing system for steel structures. Conventional inverted-V-braced frames exhibit a design problem arising from the unbalanced vertical force generated by the lower story braces when one of them buckles. This adverse effect can be mitigated by adding zipper columns or vertical members connecting the intersection points of the braces above the first floor. In this paper anumerical study has been performed to estimate and to compare seismic performance of zipper braced and special chevron braced frames. For this purpose nonlinear pushover static analysis and nonlinear dynamic time history analysis have been performed on typical building structures with different number of stories under several earthquake ground motions. According to the analysis results, the ductility and response modification factors of chevron braced frames computed from nonlinear static analysis were generally smaller than the values obtained for zipper braced frames and the distribution of inter-story drifts ratio and maximum story drifts obtained from nonlinear time history analysis, demonstrates the efficiency of the zipper struts in achieving a more uniform damage distribution over the height of the structure, and generally satis?es allowable inter-story drift ratio limits.