مطالعه رفتار لرزه‌اي قاب‌هاي مهاربندي فولادي با عملكرد گهواره‌اي مجهز به فيوزهاي استهلاك انرژي

Evaluation of Seismic Behavior of Steel Braced Frames with Controlled Rocking System and Energy Dissipating Fuses

سيستم‌هاي باربر جانبي متداول، انرژي لرزه‌اي وارد بر سازه را از طريق تغييرشكل‌هاي ماندگار در اعضاي اصلي سازه‌اي خود مستهلك مي‌كنند. اين عملكرد منجر به وقوع خرابي‌هاي سازه‌اي قابل ملاحظه‌اي در ساختمان‌ها پس از وقوع زمين‌لرزه‌هاي شديد مي‌شود كه در بسياري از موارد تعمير اين خرابي‌ها حتي در صورت امكان‌پذير بودن، توجيه اقتصادي نخواهد داشت. سيستم‌هاي با عملكرد گهواره‌اي نوع جديدي از سيستم‌هاي باربر جانبي هستند كه با هدف كاهش تغييرشكل‌هاي ماندگار در سازه پس از وقوع زمين‌لرزه‌هاي ‌شديد و جلوگيري از ايجاد خرابي در اعضاي كليدي سازه‌اي از طريق هدايت اين خرابي‌ها به سمت اعضايي قابل تعويض، ايجاد شد‌ه‌اند و به سرعت در حال توسعه هستند. در يك قاب با عملكرد گهواره‌اي پاي ستون‌ها در قاب باربر لرز‌ه‌اي به پي متصل نمي‌شود و قاب قادر است آزادانه روي پي دوران كند. كابل‌هاي پس‌تنيد‌ه‌اي كه بالاي قاب را به پي متصل مي‌كنند، وظيفه بازگرداندن قاب دوران يافته به حالت اوليه خود را دارند و انرژي لرزه‌اي در هر دوران قاب، از طريق تغييرشكل‌هاي پلاستيك در المان‌هاي قابل تعويض كه فيوز ناميده مي‌شوند، مستهلك مي‌گردد. در اين پژوهش، رفتار لرزه‌اي يك قاب مهاربندي سه طبقه با عملكرد گهواره‌اي از طريق انجام آناليز ديناميكي غيرخطي تاريخچه زماني، تحت دو شتابنگاشت Kobe و Northridge و هر يك با سه مقياس سطح  MCE، 2/1 برابر سطح MCE و 5/1 برابر سطح MCE، ارزيابي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه سيستم قاب مهاربندي شده با عملكرد گهواره‌اي عملكرد بسيار مطلوبي در استهلاك انرژي لرزه‌اي حتي تحت بارگذاري‌هاي سطح MCE دارد. همچنين، تغييرمكان ماندگار در سازه در انتهاي مسير بارگذاري ناچيز است. تنها نگراني در مورد اين سيستم‌، احتمال وقوع خستگي در كابل‌هاي پس‌تنيده است كه در اثر افزايش شدت تحريك‌هاي تكيه‌گاهي، قابليت مركزگرايي سيستم را تحت تأثير قرار داده و پايداري آن را به خطر مي‌اندازد.

The selfcentering rocking steel braced frames are new type of seismic lateralforce resisting systems that are developed with aim to limiting structural damages, minimizing residual drifts on systems and creating easy and inexpensive reconstruction capability, after sever earthquakes. In Steel braced frames with controlled rocking system, column bases on seismic resisting frame are not attached to the foundation and the frame allowed to rock freely. The task of restoring the rotated frame to its initial location is on posttensioned cables, which attaches top of the frame to foundation. The design of post tensioned stands and braced frame members is such that during earthquakes they remain in elastic region. Seismic energy, dissipates by plastic deformations in replaceable elements on each rock of frame. In current research work, the seismic behavior of this type of lateral resisting systems is evaluated. The research conducted on a one bay steel braced frame with controlled rocking system that is analyzed using nonlinear dynamic time history analysis (NLTHA) procedure. The frame is subjected to JMAKobe and Northridge ground motions records that are scaled to unit, 1.2 and 1.5 times of maximum considered earthquake (MCE) ground motion level intensity. Extracted results show that seismic behavior of this type of lateral force resisting systems are so desirable even under MCE ground motion levels. The only anxiety is about occurring fatigue in posttensioned strands that endangers overall stability of system.