تعيين نسبت بهينه نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي مهاربند شورون به منظور طراحي آنها

Determine optimum ratio of demand to capacity in knee elements of Chevron brace in order to design them

تحقيق حاضر باهدف تعيين نسبت بهينه نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي در سيستم مهاربندي جانبي به نام مهاربند زانويي شورون در نظر گرفته شده است. در اين سيستم (به‌طورمعمول به‌صورت همگرا) مهاربندها با عضوي واسطه، معروف به عضو زانويي به تير و ستون متصل مي شوند. ايده كلي آن است كه طراحي به‌گونه‌اي انجام پذيرد تا در زلزله-هاي شديد فقط عضو زانويي تسليم شود و بقيه اعضا در حالت ارتجاعي باقي بمانند و يا تعداد مفاصل پلاستيك در تيرها و ستون ها و همچنين كمانش بادبندها كاهش قابل‌توجهي يابد. در اين تحقيق دو مدل المان زانويي با حالت خمشي و برشي و با تعداد طبقات 2، 6 و 10 طبقه و دوحالت 2 دهانه و 4 دهانه در نظر گرفته شده است. در حالت خمشي از مقطع BOX و حالت برشي از مقطع IPE استفاده شده است. پس از طراحي اوليه قاب ها توسط نرم افزار SAP ابتدا نسبت نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي برداشت شده و قابها تحت آناليز استاتيكي غير خطي(پوش اور) قرار گرفته اند و دوباره همين قاب ها با المان هاي ضعيف تر كه در آن ها نسبت نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي به بيش از 1 اجازه داده شده است طراحي مجدد شده و مجدد تحت آناليز استاتيكي غير خطي قرار گرفته است. در اين تحقيق نوع رفتار سازه و روند تشكيل مفاصل پلاستيك را در قاب هايي كه با حالت طراحي كه نسبت نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي كوچكتر از يك و حالتي كه نسبت نياز به ظرفيت در المان هاي زانويي بزرگتر ازيك است مورد بررسي قرار داديم. توالي تسليم المان ها در تجزيه و تحليل غير خطي استاتيكي مطابق با آنچه انتظار مي رفت است. المان هاي زانويي قبل از كمانش مهاربند ها در هر طبقه در تمام مدل هاي مورد بررسي تسليم شد. از اين رو، مي توان حدس زد كه طراحي المان هاي زانويي با توجه به 120 تا 140 درصد از ظرفيت الاستيك آنها يك استراتژي مناسب براي اطمينان از اين كه المان هاي زانويي اولين المان هايي هستند كه به سازه به اتلاف انرژي جذب شده از طريق تشكيل مفاصل پلاستيكي كمك مي كند است.

The purpose of this study was to determine the optimal ratio of the demand to capacity in knee element in the bracing system called Chevrons knee bracing. In this system (usually converging) braces with a mediator member known as knee member are connected to the beam and column. The overall idea is that the design is to be carried out so that only the knee element is yielding in the severe earthquakes and the other members remain resilient or the number of plastic hinges in the beams and columns and the buckling of the braces are significantly reduced. In this study two models of bending and shear elements with 2, 6 and 10 floors and two types of 2 and 4 bays are considered. In the bending mode the BOX section and in shear mode the IPE sections are used. After the initial design of the frames by the SAP software, the ratio of the demand to capacity of the knee elements is taken and the frames are placed under nonlinear static analysis, and again these frames with the weaker elements in which The ratio of demand to capacity in knee element is allowed to be over 1, redesigned and reassessed under nonlinear static analysis. In this study, we examined the behavior of the structure and the process of forming plastic joints in design frames that have a ratio of the demand to capacity in knee elements smaller than one and the state in which the ratio of the demand capacity to knee elements is greater than one. The yielding of elements in the nonlinear static analysis is in accordance with what was expected. Knee Elements Before the buckling, braces in each story were yielded to all models examined. Hence, it can be guessed that the design of knee element, according to 120 - 140 percent of their elastic capacity, is an appropriate strategy to ensure that the knee elements are the first elements that contribute to the structure of the energy dissipated by forming Plastic hinges.