بهبود عملکرد لرزه ای سازه فولادی با مهاربند همگرای ضربدری

یکی از سیستم های مقاوم در برابر بارهای لرزه ای قاب های مهاربندی شده می باشند. مهاربندی های مختلفی تاکنون ارائه شده و کارهای تحقیقاتی بسیاری بر روی آن ها انجام شده است. در میان این مهاربندی ها مهاربندی های هم محور ضربدری به سبب شکل پذیری محدود کمتر مورد توجه هستند. همچنین در این مهاربندی ها رفتار شکل پذیر نامناسب سبب ایجاد طبقه نرم نیز می گردد. با وجود این مسائل به دلیل سادگی اجرای این نوع مهاربندی و هزینه های پایین تر اجرای آن اغلب در کشور ما در حجم بالا به کارگرفته می شود، در دهه های اخیر پژوهش و مطالعاتی جهت تأمین شکل پذیری این مهاربند ها توسط پژوهشگران و محققین مختلف با به کار گیری تمهیداتی در اعضا، اتصالات مهاربندها و یا استفاده از المان شکل پذیر در بخش های مختلف از مهاربندها انجام گرفته است. در این تحقیق با ارائه ایده های مختلف سعی شده است که به نحوی با ایجاد رفتار سه خطی و افزایش شیب سخت شوندگی در المان مهاربند، شکل پذیری مهاربند را بهبود داده و همچنین از ایجاد طبقه نرم در سازه جلوگیری شود. ایده اول استفاده از الیاف مصنوعی شیشه (e-glass) در لوله فولادی مورد استفاده در مهاربند است و ایده دوم استفاده از کابل برای افزایش شیب ثانویه نمودار نیرو-تغییرمکان می باشد. با پرورش ایده دوم در این مطالعه نوع جدیدی از مهاربندی به نام مهاربند کابلی پانتوگرافی ارائه گردید، که رفتار آن با انجام تحلیل استاتیکی ودینامیکی غیرخطی در سازه های دوبعدی 4 و 8 طبقه مورد مطالعه قرار گرفت. نتیجه حاصل از تحلیل استاتیکی غیرخطی(پوش آور) حاکی از آن است که در سازه با مهاربند کابلی پانتوگرافی در مقایسه با سازه مهاربندی معمولی شکل پذیری در سازه های 4 طبقه و 8 طبقه بین طبقات توزیع یکنواخت تری خواهد داشت. نتیجه حاصل از مطالعات تاریخچه زمانی به این صورت بود که سازه با مهاربند کابلی پانتوگرافی در مقایسه با سازه مهاربندی معمولی شکل پذیری(تشکیل مفاصل پلاستیک) در سازه های 8 طبقه به طور میانگین در بین 24 زلزله وارد شده 6/8 درصد بالاتر رفته است و تغییرمکان های نسبی طبقات 7/3 درصد کاهش پیدا کرده است. همچنین در سازه های 4طبقه شکل پذیری به طورمیانگین 15 درصد بالاتر رفته و تغییرمکان های نسبی طبقات 6/7 درصد کاهش پیدا کرده است. نتایج این تحقیق نشان داد که رخداد طبقه نرم در تمام موارد صورت نمی گیرد و به صورت اتفاقی در موارد خاص رخ خواهد داد. در سازه های 4طبقه و 8 طبقه مطالعه شده در این تحقیق طبقه نرم تنها در 3 زلزله از 24 زلزله اتفاق افتاده است و نشان داده شد که استفاده از مهاربندی موردنظر در این سازه ها با کاهش تغییرمکان جانبی نسبی طبقه اول از احتمال وقوع طبقه نرم در این سازه ها می کاهد.