بررسی تحلیلی رفتار لرزه ای قاب خمشی فولادی دوگانه با فولاد معمولی و فولاد مقاومت بالا

امروزه به دلیل رشد روز افزون جمعیت و افزایش تقاضا برای مواد اولیه و انرژی راه حل هایی به منظور بهینه کردن استانداردها و صرفه جویی در مصالح مصرفی، تولید و کاهش هزینه ها مورد توجه میباشد. فولاد یکی از مصالح ساختمانی با کاربرد فراوان در انواع سازه ها بوده که بدلیل هزینه قابل توجه ناشی از مصرف فولادها در سازه های سنگین استفاده از فولادهای با مقاومت زیاد به عنوان یکی از گزینه های مطرح در این نوع سازه ها می باشد. با توجه به اینکه در آیین نامه های طراحی سازه های فولادی ضوابط و محدودیت خاصی برای اعضای سازه ای با فولاد مقاومت بالا وجود ندارد، بنابراین نیاز به بررسی رفتار سازه های با فولاد مقاومت بالا(st52) و مقایسه آن با سازه با فولاد معمولی(st37) ضروری است. در این مطالعه رفتار سازه قاب خمشی فولادی مهاربندی نشده در انواع حالات بکارگیری فولاد مقاومت بالا و معمولی در اعضای تیر و ستون شامل، تیر و ستون از فولاد معمولی(مدل شماره1)، ستون از فولاد مقاومت بالا و تیر از فولاد معمولی(مدل شماره2)، ستون از فولاد معمولی و تیر از فولاد مقاومت بالا(مدل شماره3) و مدل تیر و ستون از فولاد مقاومت بالا(مدل شماره4)، مورد بررسی قرار گرفت. در مدلهای سازه ای مورد مطالعه طراحی و بررسی براساس نسبت تنش یکسان در اعضای سازه ای مشابه در قاب هفت طبقه، با رعایت محدودیتهای مقاومت و تغییر مکان جانبی آیین نامه در قابهای چهار تا سی طبقه و براساس اثر مقاومت فولاد در مدلهای قاب هفت طبقه با اعضای با سطح مقطع ثابت انجام شد. نتایج تحلیل خطی حداکثر کاهش وزن سازه در استفاده از فولاد مقاومت بالا را حدود 6 درصد نشان داد، که قابل توجه نبوده و انتظار میرود کاهش وزن در سیستم مهاربندی شده محسوس تر باشد. در تحلیل استاتیکی غیرخطی زاویه دریفت طبقه بام مدلهای مورد مطالعه حداکثر97درصد افزایش در مدل شماره4 نسبت به مدل شماره1 و قابلیت جذب و استهلاک انرژی بالاتر در مدل شماره4 نسبت به بقیه مدلها مشاهده شد. ضریب برش پایه حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی بر اساس زلزله حوزه نزدیک گسل در مدلهای سازه ای قابهای چهار تا سی طبقه، مدل شماره4 ( با 30درصد افزایش نسبت به مدل شماره1) در تمام موارد مقدار بالاتری داشته، در حالیکه زلزله حوزه دور از گسل مدلهای شماره1 تا 4 نتایج تقریبا یکسانی را نشان دادند. بررسی نتایج حداکثر میانگین دریفتهای حاصل از تحلیل دینامیکی غیرخطی بر اساس زلزله حوزه نزدیک گسل، حداکثر 130درصد افزایش دریفت نسبت به مدل شماره1 در قاب سی طبقه و بر اساس زلزله حوزه دور از گسل، در مدل شماره2 قاب بیست و پنج طبقه، حداکثر40درصد افزایش دریفت نسبت به مدل شماره1 مشاهده شد.