محاسبه ریسک قاب های خمشی طراحی شده با ستونهای مشبک

در اکثر ساختمان های با اسکلت فولادی در ایران از ستون های مشبک با بست افقی به دلیل عدم وجود ستون های با مقاطع مناسب استفاده می شود. همچنین بعد از زلزله مخرب بم در سال 1382، مشاهده شد که بسیاری از ساختمان های ساخته شده با ستون های مشبک، آسیب های جدی دیده اند. با توجه به این مسائل و به منظور تعیین میزان آسیب پذیری و برنامه ریزی برای بهسازی آن ها و یا اعمال تغییرات لازم در آیین نامه های طراحی، تعیین احتمال خرابی این نوع سازه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به همین جهت در این تحقیق سعی بر آن است تا رفتار لرزه ای این نوع ستون ها با ستون های توپر استاندارد مورد مقایسه قرار گیرند. از این رو دو نوع قاب خمشی با ارتفاع های کوتاه و متوسط با شکل پذیری متوسط، با تعداد طبقات دو و چهار طبقه، یک بار با استفاده از ستون های توپر استاندارد و بار دیگر با استفاده از ستون های مشبک معادل، طراحی شده اند. سپس مدل های ستون مشبک و توپر در نرم افزار تحلیل اجزاء محدود abaqus تهیه شده و تحت بار جانبی چرخه ای قرار گرفته اند. بدین وسیله رفتار چرخه ای آن ها حاصل شده و منحنی های رفتاری آن ها رسم شده است. در ادامه، از این منحنی های رفتاری به عنوان رفتار مفاصل پلاستیک در ستون ها، جهت مدل سازی قاب ها استفاده شده است. این قاب ها در نرم افزار opensees مدل سازی شده و در حوزه های مختلف زلزله و با استفاده از رکوردهای مناسب، تحت آنالیز دینامیکی افزاینده قرار گرفته اند؛ و بر اساس آن منحنی های شکنندگی برآورد شده اند، سپس تعدادی از شهرهایی که بر مبنای آیین نامه ایران جزء پهنه با خطر نسبی متوسط محسوب می شوند، انتخاب شده و با استفاده از منحنی خطر موجود برای آن ها، خطرپذیری لرزه ای این قاب ها در این شهرها محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج حاصله نشان دهنده تفاوت رفتار چرخه ای ستون های مشبک و توپر می باشد. بدین صورت که در ستون های مشبک معادل، کمانش موضعی در انتهای ستون رخ داده است و کاهش مقاومت بیشتر و جذب انرژی کمتر نسبت به ستون های توپر مشاهده شده است. این نتایج حاکی از آن است که شکل پذیری ستون های مشبک و توپر با یکدیگر متفاوت است و طراحی آن ها باید با روشی متفاوت صورت گیرد. همچنین با توجه به منحنی های شکنندگی و محاسبات خطرپذیری قاب ها، مشاهده شد که تمامی قاب های ساخته شده با ستون های مشبک، در تمامی حوزه های مورد بررسی زلزله، دارای خطرپذیری بیشتری نسبت به قاب های ساخته شده با ستون های توپر استاندارد می باشند. به همین دلیل استفاده از ستون های مشبک در مناطق با خطرپذیری بالا توصیه نمی شود؛ و استفاده از آن ها در مناطق با خطرپذیری متوسط نیز باید با ملاحظات مناسب انجام شود.