ارزيابي سازه‌هاي قاب خمشي فولادي داراي كابل‌هاي پيش‌تنيده در برابر توالي‌هاي لرزه‌اي دور از گسل

Evaluation of Flexible Steel Frame Structures with Post Tensioned Cables to Sequences Far From Fault

به منظور جلوگيري از گسيختگي جوش اتصال بال تير و جان ستون در اتصالات خمشي، راهكارهاي مختلفي از سوي محققين ارائه گرديده است. استفاده از اتصالات پس‌كشيده يكي از راهكارهاي ارائه گرديده در راستاي كاهش آسيب‌هاي ايجاد گرديده در اتصالات قاب‌هاي خمشي فولادي مي‌باشد. اتصال مذكور شامل كابل‌هاي فولادي با مقاومت بالا مي‌باشد كه به موازات بال تير و از ميان ستون عبور و در وجه خارجي بال ستون مهار مي‌گردند. نيروي پس‌كشيدگي كابل‌هاي فولادي، موجب فشرده شدن بال تير بر روي بال ستون ميشود كه اين امر منجر به ايجاد ممان مقاوم اتصال در برابر بارهاي بهره‌برداري مي‌گردد. ممان مقاوم ايجاد گرديده باعث ايجاد نيروي بازگرداننده‌اي مي‌شود كه موجب حفظ قابليت خودشاقولي قاب مي‌گردد. از سوي ديگر زلزله‌هاي متوالي ميتواند موجب آسيب‌هايي به سازه‌هاي فولادي گردد كه اين امر در پژوهش‌هايي توسط محققين مورد بررسي قرار گرفته است. جابجايي نسبي پسماند طبقات ايجاد گرديده در اثر لرزش اوليه‌ي سازه‌ها، موجب افزايش آسيب‌پذيري سازه در برابر لرزه‌هاي آتي مي‌گردد. به همين دليل كاهش پارامتر مذكور، موجب بهبود رفتار سازه در برابر توالي لرزه‌اي مي‌گردد. در اين مطالعه عملكرد قاب‌هاي پنج، هشت و دوازده طبقه، در دو حالت با اتصالات صلب خمشي جوشي و اتصالات پس‌كشيده، تحت اثر ركوردهاي متوالي دور از گسل مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه بيشترين مقادير تغيير مكان‌هاي نسبي پسماند طبقات در قاب‌هاي با اتصالات پيش‌تنيدۀ مورد ارزيابي در اين پژوهش، حدود چهل درصد نسبت به قاب‌هاي با اتصالات خمشي ساده كاهش يافته است. با توجه به كاهش مقادير تغيير مكان نسبي پسماند طبقات در سازه‌هاي مذكور، استفاده از اتصال پس‌كشيده منجر به بهبود رفتار لرزه‌اي در مقايسه با قاب‌هاي خمشي با اتصالات صلب جوشي در برابر توالي لرزه‌اي گرديده است.

Different solutions have been proposed by researchers in order to prevent the breakdown in welded connections between beam flange and column web, using moment connections. The use of post tensioned connections is one of the proposed solutions to reduce the damage in steel moment frame connections. The connection is used for high-resistant steel cables, which are in parallel with the beam flange and pass through the column and are anchored in the outer side of the column flange. The post tensioned force of steel cables causes the beam flange to be compressed against the column flange, which results in a connection resistance moment against the exploited loads. The resistance moment creates a restoring force that maintains the self-centering behavior of the frame. On the other hand, sequential earthquakes can cause damage to the steel structures, which has been investigated by some researchers. Residual relative displacement of the floors caused by the initial vibration of the structures, increases the vulnerability of the structure to the future earthquakes. Therefore, the reduction of this parameter improves the behavior of the structure against seismic sequence. In this study, the performance of five-, eight- and twelve-story frames has been evaluated in two cases of flexural rigid welded-connections and post tensioned connections under the influence of sequential records away from the fault. The results show that the maximum residual relative displacements of floors in the frames with post tensioned connection were reduced by about forty percent compared to frames with simple moment connections. Due to the decrease in the residual relative displacement of the floors in the said structures, the use of a post tensioned connection has led to the improvement of seismic behavior in comparison with moment frames with rigid welded connections against seismic sequence.