مقايسه ي عملكرد قاب هاي خمشي بتني طراحي شده بر اساس روش تغيير مكان و روش نيرو در برابر زلزله

Performance Comparison of Concrete Moment Frames Designed by Direct Displacement Based and Force Based Methods

امروزه روش‌هاي طراحي بر اساس عملكرد بخاطر كاهش خسارات سازه‌اي علاوه‌بر كاهش تلفات جاني بسيار مورد توجه هستند كه با دو رويكرد مستقيم و غيرمستقيم انجام مي‌شوند. يكي از روش‌هاي طراحي بر اساس عملكرد با رويكرد مستقيم، طراحي مستقيم بر اساس تغيير مكان است كه در آن سازه با فرض مكانيسم و عملكرد مطلوب تحليل و طراحي مي‌شود. در اين پژوهش ابتدا مباني روش طراحي مستقيم بر اساس تغيير مكان بيان شده و سپس قاب‌هاي خمشي بتني 4، 8، 12 و 16 طبقه با روش طراحي بر اساس نيرو و اين روش، طراحي شده‌اند كه مقايسه‌ي آن‌ها نشان مي‌دهد ستون قاب‌هاي روش تغييرمكان ابعاد بزرگتر يا مساوي و آرماتور خمشي بيشتري نسبت به ستون قاب‌هاي روش نيرو دارند. علاوه‌براين ميزان آرماتور وسط دهانه‌ي تيرهاي قاب‌هاي روش تغيير مكان نسبت به دو انتهاي آن (محل‌هاي احتمالي تشكيل مفاصل پلاستيك) بيشتر است. سپس ارزيابي عملكرد قاب‌هاي طراحي شده بر اساس هر دو روش با استفاده از تحليل بارافزون نشان داد كه قاب‌هاي طراحي شده بر اساس روش تغيير مكان نه تنها همخواني بيشتري با مكانيسم پلاستيك فرض شده در فرآيند طراحي دارند، كه شامل مفاصل پلاستيك در دو انتهاي تيرها و پاي ستون‌هاي تراز پايه است، بلكه با تحمل برش بيشتر به ويژه در طبقات پاييني و تغيير مكان نسبي زيادتر باعث به تأخير افتادن وقوع مكانيسم و تشكيل تعداد بيشتري مفصل پلاستيك در طبقات بالايي نسبت به قاب‌هاي روش نيرو، قابليت تحمل تغييرمكان‌هاي بزرگتري را دارند.

Performance-Based Design Methods idea is based on decreasing the structural damages in earthquake, according to client requirements, it seems be an economical design method. There are two different Performance based design approaches, the former is direct approach and the latter is indirect approach. In direct approach the level of performance is assumed at the beginning of design procedure and design has been performed to achieve the assumed performance. Direct displacement-based design method (DDBD) is known as direct approach. In DDBD procedure performance of the structure is predefined by assuming the total structural drift against specified earthquake level. In DDBD method, structural base shear is calculated according to occurrence of mechanism in earthquake. Therefore DDBD seems to be more realistic in comparison to force based design (FBD) because of considering the structural nonlinearities directly in calculations. In this paper, the principles of DDBD are explained, then concrete special moment frames of 4, 8, 12, 16 stories were designed by both of DDBD and FBD methods. It is concluded that columns dimensions and reinforcement in DDBD will be obtained equal or greater than FBD. In addition, longitudinal reinforcements at the middle span of beams in the frames of DDBD are more than the two ends which are the possible locations of plastic hinges. Frames evaluation by push-over analysis shows that DDBD frames responses are more compatible with plastic mechanism which is supposed in design procedure. Also it is concluded that the maximum drift of DDBD frames before collapse are usually greater than FBD ones and in DDBD frames plastic hinge formation in upper stories is more than FBD frames.