بررسي عددي كاهش بركنش ستون‌ها در سازه‌هاي مهاربندي شده

Numerical Evaluation of Columns’ Uplift in Bracing Structures

يكي از نيروهاي پديد آمده در هنگام وقوع زلزله، نيروي كششي است كه در ستون‌ها پديد مي آيد كه اين نيرو با نام نيروي بركنش شناخته شده است كه باعث آسيب ديدن ستون، صفحه ستون وميل مهارها گشته و حتي ممكن است در صورت عدم كنترل مناسب موجب واژگوني ساختمان نيز گردد. باذكر اين دلايل لزوم مهار اين نيرو آشكار و اجتناب ناپذير مي‌شود. در اين تحقيق سعي برآن است با ارايه راه‌كارهايي نيروي بركنش در ستون‌ها كاهش داده شود. در اين مسير از دو ساختمان به عنوان مدل‌هاي عددي استفاده مي‌شود كه با استفاده از انواع بادبندها، تغيير محل مهاربندها و همچنين افزايش تعداد مهاربندها سعي در كاهش مقدار نيروي بركنش در ستون‌ها خواهد شد. براي هر ساختمان، مدل‌هاي مجزاي كامپيوتري ساخته شده كه در اين مدل‌ها راه كارهاي پيشنهادي جهت كاهش نيروي بركنش، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در اين مدل‌ها به بررسي انواع بادبندها در دو حالت بدون خروج از محوريت و داراي خروج از محوريت پرداخته مي‌شود. در نهايت با مشاهده نتايجي كه از مطالعه عددي به دست مي‌آيد، به بررسي كمي و كيفي نتايج پرداخته مي‌شود. نتايج بدست آمده حاكي از آن است كه استفاده از مهاربندهاي تكي در گوشه‌هاي ساختمان، به جهت خنثي شدن نيروي بركنش، منطقي به نظر نمي‌رسد و حتي المقدور بايستي از يك قاب مياني ديگر جهت مهاربندي كمك گرفت. بررسي اخير نشان داد كه افزايش دهانه بادبندي بيش از 50 % در كاهش نيروي بركنش در حالت‌هاي متفاوت موثر است. همچنين در اين تحقيق استفاده از بادبند هم محور براي ستون‌هاي كناري و بادبند برون محور براي ستون‌هاي مياني در جهت كاهش بركنش مناسب‌تر تشخيص داده شد كه نتايج عددي متفاوتي را با توجه به محل ستون شامل مي‌گردد.

One of the forces occurring during an earthquake is the tensile force that arise in the columns. This phenomenon is called ‘uplift’. It causes damage in column, base plate and anchor bolts. In the absence of appropriate control it may cause the building to collaps. Knowing the reasons which lead to such phonomenon will clarify the point that such phonmenon needs to be controlled. The present study has tried to offer solutions by which the uplift in columns can bereduced. This study has tried to by offering solutions the uplift in columns is reduced. To do so, the numerical models for two buildings were applied in which the location of the braced were changed and the number of brace columns were increased hoping to reduce the uplift strength. For each building, a separate model was built. In the models the proposed ways to reduce uplift were applied. Both EBF and CBF types of the braces were assessed. The numerical results obtained from the study indicate that using the single brace at the corners of the building, aiming to neutralize the uplift does not seem to be appropriate and that even the existence of an additional intermediate frame braced for further support might be needed. The present study showed that the increase in the number of span bracing in different places (situations) are effective in reducing the uplift more than 50%. Also, CBF in lateral columns and EBF for intermediate columns are better ways to reduce uplift, and that different numerical results according to the location of the column in plane.