بررسی ضوابط تحلیل و طراحی قاب های خمشی فولادی با شکل پذیری متوسط

تا قبل از زلزله ی سال 1994 نورث ریج و زلزله ی 1995 کوبه ی ژاپن فرض بر این بود که ساختمان های قاب خمشی در مقابل زلزله شکل پذیرند، در حالی که در این زلزله ها این ساختمان ها شکست های ترد رادراتصالاتشان تجربه کردند. بنابراین طراحی لرزه ای سازه های فولادی بعد از این زلزله ها دستخوش تغییرات زیادی شد. آیین نامه 2800 و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان سه نوع قاب خمشی با درجات مختلف شکل پذیری را معرفی کرده که عبارتند از؛ قاب خمشی ویژه، متوسط و معمولی. قاب خمشی متوسط سیستم باربری جانبی ای است که در برابر نیروهای جانبی حاصل از زلزله از آن انتظار تغییر شکل های غیر ارتجاعی محدودی می رود. اتصالات تیر به ستون در این قاب ها لازم است زاویه تغییرمکان نسبی 02/0 رادیان را تحمل نمایند. در این سازه ها مقاطع بایدآنچنان طراحی شوند که از ایمنی کافی در مقابل گسیختگی ترد و کمانش موضعی برخوردار باشند. هدف این مقاله بررسی ضوابط تحلیل و طراحی این قاب ها، که اخیرا به آیین نامه 2800 و مبحث دهم ایران اضافه شده است، تحت اثر بار جانبی می باشد. بدین منظور ابتدا سه قاب 4، 8 و 12 طبقه بر اساس ضوابط آیین نامه 2800 و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان طراحی و پس از آن نمونه هایی از اتصالات مورد استفاده در این قاب ها در نرم افزار ansys مدلسازی و تحلیل استاتیکی شدند. سپس منحنی های مربوط به تغییرشکل ها در اجزای مختلف این اتصال ترسیم گشتند. این تغییرشکل ها شامل تغییرشکل های ایجاد شده در ناحیه پانلی، تغییر زاویه اتصال در محل اتصال تیر به ستون و نیز تغییرشکل های خمیری ایجاد شده درانتهای ورق اتصال در تیر می باشد. با مطالعه کرنش های ایجاد شده در نقاط مختلف، مجموعه حداکثر ظرفیت چرخشی این اتصال بدست آمد. سپس مدلی ساده که می تواند تغییر شکل های این اتصال را شبیه سازی نماید، پیشنهاد گردید. از این مدل ساده در تحلیل قاب های ساخته شده با این نوع اتصالات، استفاده شد و رفتار کلی قاب تحت اثر بارهای جانبی بررسی گردید. بررسی ها نشان می دهد اتصال خمشی با شکل پذیری متوسط می تواند بدون گسیختگی به زاویه تغییرمکان نسبی 0/02 رادیان برسد. همچنین نتایج تحلیل استاتیکی غیرخطی برروی قاب های خمشی متوسط نشان می دهد قاب های ساخته شده با این نوع اتصال به سطح عملکردی موردنظر آیین نامه که ایمنی جانی است می رسند و در واقع هدف آیین نامه ی 2800 مبنی بر حفظ سطح عملکرد ایمنی جانی تامین شده است.