با توجه به پیچیدگی های موجود در تخمین نیروی زلزله و رفتار لرزه ای سازه های موجود به ویژه سازه های بتن مسلح، میزان قابل اطمینان بودن طراحی های صورت گرفته همواره یکی از دغدغه های طراحان و محققان بوده است. با توجه به پیچیدگی های موجود در مدل سازی رفتار واقعی حرکات شدید زمین و نیز تأثیر آن بر روی پاسخ سازه ها، محققان را به سمت ساده سازی و کاهش تلاش های محاسباتی سوق داده است. تا جایی که این ساده سازی ها منجر به کم اهمیت دانستن مولفه قائم حرکات شدید زمین نسبت به دو مولفه افقی شده است. در بسیاری از آیین نامه های موجود در دنیا اثر مولفه قائم حرکات زمین کمتر از مولفه های افقی در نظر گرفته شده است. که به عنوان مثال می توان به آیین نامه لرزه ای کشور ایران ( استاندارد 2800 ویرایش سوم ) اشاره نمود. در این آیین نامه اثر مولفه قائم زمین لرزه حدوداً 67 درصد مولفه های افقی در نظر گرفته شده است. با توجه به ساخت و سازهای انبوه صورت گرفته مطابق این آیین نامه در کشور ایران و با عنایت به وجود گسل های فعال و یا نیمه فعال در نزدیکی این سازه ها قصد داریم در مطالعه حاضر به اهمیت این مولفه در نواحی نزدیک به میدان اشاره کنیم. در این مطالعه در راستای رسیدن به این هدف از شش سازه بتن مسلح کوتاه، متوسط و بلند مرتبه و نیز سه زمین لرزه نزدیک به میدان با حداکثر شتاب قائم به افقی بزرگتر از یک ، اثر مولفه قائم حرکات شدید زمین بر روی پاسخ سازه های مورد نظر در دو حالت با و بدون حضور مولفه قائم زمین لرزه بررسی شده است. در همین راستا ابتدا سازه های مورد نظر تحت اثر تحلیل استاتیکی خطی قرار گرفته و با توجه به آیین نامه های موجود در کشور ایران طراحی شده اند. سپس سازه های طراحی شده با استفاده از تحلیل های استاتیکی غیر خطی ( پوش آور ) و نیز تحلیل دینامیکی غیر خطی افزایشی ارزیابی شده و پارامترهایی چون برش پایه، نیروی محوری ستون ها، دریفت طبقات و ... پس از استخراج مورد مقایسه قرار گرفته اند. در انتها نیز با عنایت به نتایج به دست آمده به اهمیت مولفه قائم حرکات زمین در نواحی نزدیک به گسل پی برده شده و اهمیت ورود این مولفه در محاسبات لرزه ای به خصوص در نواحی نزدیک به میدان مورد توجه قرار گرفته است.

یکی از اهداف طراحی لرزه ای سازه ،کنترل خسارت سازه در اثر زمین لرزه های شدید می باشد.تغییر نگرش آیین نامه های لرزه ای از افزایش مقاومت سازه به افزایش شکل پذیری سازه ، لزوم توجه به ارزیابی لرزه ای سازه با توجه به نگرش ظرفیت شکل پذیری (ductility capacity) را آشکار می نماید. در سازه های فولادی،تحمل نیروهای جانبی به ویژه زلزله بوسیله سیستم مهاربندی تامین می شود یا سازه توسط مهاربندهای قائم و سیستم قاب خمشی و یا ترکیبی از هر دو مهار می گردد . سیستم ترکیبی یا سیستم دوگانه که معمولا شامل ترکیب قاب خمشی به همراه مهاربند فلزی می باشد عملکردی مناسب در زمین لرزه های گذشته از خود نشان داده است . در این حالت قاب خمشی جهت تحمل بارهای ثقلی و درصدی از بار جانبی و مهاربندها جهت مقابله با نیروهای جانبی اعمال شده به سازه در نظر گرفته می شود . با در نظر گرفتن عملکردلرزه ای مناسب سیستم ترکیبی یا دوگانه در سازه های فولادی، توصیه بیشتر آیین نامه ها جهت مقاوم نمودن سازه های فولادی بویژه سازه های بلند فولادی در برابر بارهای جانبی، بکارگیری این نوع سیستم می باشد . با توجه به این نکته که تغییر مهاربند در ارتفاع سازه کمتر مورد توجه پژوهشگران و مهندسان سازه قرار گرفته است بیشتر تحقیقات بر تغییرات مهاربندها در پلان سازه متمرکز می باشد و معمولا مهاربندها بدون تغییر در ارتفاع بکار برده می شوند ، لذا بررسی رفتار لرزه ای سازه های فولادی با تغییر مهاربند در ارتفاع سازه در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفت. اگر بتوان با تغییر نوع مهاربند در ارتفاع سازه ، رفتار لرزه ای آنرا بهبود بخشید می توان نسبت به عملکرد لرزه ای آن اطمینان بیشتری حاصل کرد . همچنین می توان نسبت به بهینه نمودن مصرف مصالح فولادی در ساختمان های فلزی اقدامی جدی نمود . بدین منظور تعدادی از قاب های خمشی فولادی مهاربندی شده هم محور با تعداد طبقات متفاوت (15 ،20 و25 طبقه) و با دهانه های متفاوت (4، 6 و 8 دهانه) ،پس از بارگذاری و طراحی بر اساس استانداردهای ایران ، تحت 14 شتابنگاشت که شامل هفت رکورد زلزله ی نزدیک گسل و هفت رکورد زلزله ی دور از گسل مورد تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی قرار گرفت و با تغییر نوع مهاربندی (از ضربدری به 8) در تراز ارتفاعی مختلف این قابها خسارت لرزه ای آنها مورد ارزیابی قرار گرفت . در این تحقیق 3 پارامتر مهم لرزه ای که در اکثر آیین نامه های لرزه ای کنترل آنها دارای ضابطه می باشد به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفت : • بیشینه تغییرمکان سراسری بام • بیشینه زاویه جابجایی نسبی طبقه • بیشینه دوران موضعی با بررسی شاخصهای مذکور در هر یک از قاب های مورد مطالعه تراز مناسب جهت تغییر نوع مهاربندی پیشنهاد گردیده است . در خاتمه و بعد از انجام نزدیک به 1000 تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی نتیجه گردید که تغییر در نوع مهاربندی در تراز مشخصی از ارتفاع سازه می تواند در بهبود عملکرد لرزه ای سازه تحت زلزله تاثیر بسزایی داشته باشد .

امروزه در مهندسی عمران طراحی سازه ها و مقاوم سازی و بهینه سازی آنها به صورت اقتصادی یکی از مسائل بسیار مهم و مورد بحث می باشد. رخداد زلزله های بزرگ در دو دهه اخیر نشان داده است که بادبندهای همگرای معمولی در ساختمان های فولادی به هنگام زلزله به سرعت دچار کمانش شده و از شکل پذیری آنها به شدت کاسته می شود. لذا امروزه جهت بهبود عملکرد لرزه ای و رفع معایب فوق، مهاربندهای کمانش ناپذیر بعنوان نسل جدید مهاربندی پیشنهاد شده است، در این مطالعه سازه ای نامنظم در پلان در 3 تیپ طبقاتی 15، 10 و 5 طبقه با دو نوع مهاربند و در دو آرایش بادبندی متفاوت (آرایش ضربدری دو دهانه و آرایش ضربدری تک دهانه)، با مقاطع یکسان در تیر وستون و پلان مشترک و شرایط بارگذاری کاملا مشابه (به منظورمقایسه هر چه بهتر نتایج) براساس آیین نامه های مطرح و مباحث مقررات ملی ایران ویرایش 1392 به روش حدی طراحی و با انجام آنالیز استاتیکی غیرخطی و همچنین اعمال قاعده 30-100، رفتار لرزه ای سازه های فوق در سطح عملکرد ایمنی جانی به بررسی و مقایسه گذاشته شده است. لازم به ذکر است تمام مدل های 12 گانه در این تحقیق با استفاده از نرم افزارهای etabs-v9.7.14، perform 3d-v5 و به صورت کاملا 3 بعدی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. مطابق نتایج بدست آمده، استفاده از بادبندهای کمانش ناپذیر در هر دو نوع آرایش،در مقایسه با بادبندهای همگرای معمولی؛ برخلاف سازه های منظم و مرسوم اگرچه موجب افزایش در حداکثر دریفت طبقات میانی به خصوص به ازای الگوی بارگذاری یکنواخت شده اما از طرفی علاوه بر کاهش بسیار موثر در مقدار برش پایه (در حدود 70 درصد) و کاهش تلاش در دیگر اعضای سازه، تا حد قابل توجهی نیز، باعث کاهش در مقدار فولاد مصرفی می گردد، که طبق نتایج حاصله در این تحقیق این میزان کاهش در ساختمان های 15 طبقه و 10 طبقه بسیار محسوس تر و چشمگیر تر از ساختمانهای 5 طبقه بوده است. همچنین مشخص گردید استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر با آرایش ضربدری دو دهانه به نسبت آرایش ضربدری تک دهانه به مراتب بهینه تر و از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می باشد.

لزوم کاربرد سیستمهای نوین باربر جانبی درقابهای فولادی وتهیه ضوابط فنی وآیین نامه ای برای آنهادر سالهای اخیر مورد توجه محققان، پژوهشگران ومهندسان قرار گرفته است. بنابراین اهمیت ارزیابی رفتاراین سیستمها به منظورشناخت دقیق تراز عملکردآنهاوتهیه ضوابط طراحی وارزیابی آنهااجتناب ناپذیراست.دراین پژوهش، سازه های فولادی مورد بررسی با پلان منظم و درسه تیپ طبقاتی 10،5و15طبقه می باشند که طراحی مقاطع در مدلهای سه بعدی و با سیستم قاب ساختمانی ساده مهاربندی شده در نرم افزار etabs v9.7.4 به روش ضرایب بار و مقاومت (lrfd)صورت گرفت، و به منظور بررسی عملکرد لرزه ای از قابهای فولادی دوبعدی برگرفته شده از مدلهای سه بعدی، باسیستم مهاربندی شده کمانش ناپذیر (brb) باتوجه به معیارهای پذیرش fema356 و atc40 و نشریه 360استفاده شدوباعملکردلرزه ای مدلهای مشابه باسیستم مهاربندی همگرا (cbf) مقایسه گردید. برای این منظور، تحلیلهای استاتیکی غیرخطی ودینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت رکوردهای حوزه نزدیک ودور بر روی مدلهای دوبعدی توسط نرم افزارperform 3d v5 صورت گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که انطباق زیادی بین عملکردمدلهایbrbو cbf کوتاه مرتبه و تحت رکوردهای دورازگسل وجوددارد ولی تحت اثر رکوردهای حوزه نزدیک سیستم مهاربندی کمانش ناپذیر (brb)رفتار به مراتب بهتری درکاهش تغییرمکان جانبی نسبی و نیروهای واردبرسازه (استهلاک انرژی)دارند. همچنین استفاده ازقابهای فولادی با مهاربندی کمانش ناپذیر(brbf) سطح عملکرد ایمنی جانی(ls) مورد نیاز تحت اثرزلزله های طرح درآیین نامه های طراحی رابرای کلیه اعضای قابهاتامین نموده است. ازنتایج مهم دیگراین تحقیق میتوان به ضعف روشهای استاتیکی غیرخطی دربیان عملکرد لرزه ای قابهای فولادی بامهاربند کمانش ناپذیر (brbf) اشاره نمود که ناشی ازبرآوردمحافظه کارانه دراین روشهااست وباعث شده مقادیر تقاضای لرزه ای درقابهافراترازحدودمجازآنهابدست آیند.

هدف از این تحقیق مقایسه عملکرد لرزه ای بین قاب های با مهار بند ضربدری و زانویی، تحت زلزله هایی با فاصله 20 تا 60 کیلومتر از گسل و به وسیله منحنی های شکنندگی می باشد. برای انجام تحلیل، ساختمانهای 3 و 7 طبقه ، طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و ویرایش چهارم آیین نامه 2800 و همچنین نشریه 360 ویرایش سال 1385طراحی شده اند. ساختمان ها در برنامه etabs مدل سازی شده و پس از آن به برنامهsap انتقال داده شده اند. در برنامه sap ابتدا ساختمان ها تحت تحلیل استاتیکی غیر خطی قرار گرفتند تا منحنی های برش پایه – تغییر مکان و نحوه تشکیل مفاصل در دو نوع سیستم مهاربندی دیده شود. سپس تحلیل دینامیکی فزاینده انجام گرفته است. در تحلیل دینامیکی فزاینده هر ساختمان تحت 49 تحلیل دینامیکی غیر خطی قرار گرفته است. با استفاده از شاخص تغییر مکان بین طبقه ایی و با به کارگیری توابع آماری و احتمالاتی منحنی ها شکنندگی برای ساختمان تولید شده است. با بررسی مجموع نتایج تحلیل استاتیکی غیر خطی و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی ساختمان با مهاربند زانویی نسبت به همگرا می توان گفت قاب با مهاربند زانویی استهلاک انرژی بیشتر و شکل پذیری بالاتر نسبت به قاب با مهاربند همگرا دارد.