تقاضاي نيروي لرزه‌اي در ستون قاب خمشي بتن ‌آرمه ناشي از اثر مودهاي بالاتر

ايده اصلي طراحي لرزه‌اي در آيين‌نامه‌هاي امروز، روش طراحي بر اساس ظرفيت است. در سيستم قاب خمشي، مكانيسم مطلوب با تشكيل مفاصل پلاستيك در دو سر تيرهاي طبقات و پاي ستون طبقه اول شكل مي‌گيرد. براي تضمين شكل گرفتن مكانيسم مطلوب و جلوگيري از ايجاد مكانيسم‌هاي نامطلوب از ايده طراحي بر اساس ظرفيت استفاده مي‌شود. بدين‌منظور لنگر خمشي در مفاصل پلاستيك تير تلاش كنترل شونده بر اساس تغييرمكان محسوب شده و لنگر و برش در ستون‌ها (به‌جز لنگر پاي ستون طبقه اول) تلاش‌هاي كنترل شونده بر اساس نيرو به‌حساب مي‌آيند و بايستي به‌گونه‌اي طراحي شوند كه وارد حوزه غيرخطي نشوند. براي جلوگيري از تشكيل مفصل پلاستيك در ستون و همچنين شكست برشي ستون، بايد دو موضوع (1) طراحي بر اساس ظرفيت خمشي تيرها و (2) تشديد ديناميكي لنگر و برش ستون در اثر مودهاي بالاتر، در طراحي لحاظ شود. هرچند موضوع اول در اكثر آيين‌نامه‌هاي طراحي مورد توجه قرار گرفته است ولي افزايش نيروهاي داخلي ستون‌هاي قاب خمشي ناشي از اثر مودهاي بالاتر در تحليل ديناميكي غيرخطي فقط در بعضي از آيين‌نامه‌هاي طراحي وارد شده است. در اين مطالعه اثر مودهاي بالاتر بر روي سه قاب‌ خمشي بتن‌آرمه با تعداد طبقات 8، 12 و 20 مورد بررسي قرار گرفت. آناليزهاي تاريخچه‌زماني غيرخطي براي هر قاب تحت 11 ركورد در دو سطح زلزله‌ي طرح و زلزله‌ي حداكثر انجام شد. نتايج آناليزها بر اساس شاخص ميانگين به‌علاوه انحراف استاندارد در زلزله سطح طرح نشان مي‌دهد كه افزايش لنگر ستون حدود 50 تا 60 درصد بوده است. افزايش برش ستون نيز به حدود 20 درصد مي‌رسد كه با توجه به نوع شكست برشي كه ترد و ناگهاني است، قابل‌چشم‌پوشي نبوده و بايستي در طراحي بر اساس ظرفيت ستون‌ها لحاظ شود. علاوه بر اين، افزايش شدت زلزله از سطح طرح به حداكثر زلزله محتمل موجب افزايش لنگر در حدود 20 درصد و افزايش برش به ميزان كمتر از 10 درصد مي‌شود.