ارزيابي سطوح عملكرد و ضريب رفتار قاب‌هاي خمشي پيش‌تنيده به روش تحليل غير‌خطي بار‌افزون

Evaluation of Performance Levels and Response Modification Factors for Prestressed Reinforced Concrete Frames Using Nonlinear Pushover Analysis

امروزه استفاده از سيستم پيش‌تنيدگي به روش‌هاي مختلف در قاب‌هاي باربر ثقلي بسيار رايج است. مي‌توان از اين فناوري در قاب‌هاي باربر جانبي نيز استفاده كرد. علاوه بر قاب خمشي ساده، مي‌توان در قاب‌هاي خمشي متوسط و ويژه هم از اين فناوري بهره برد. طبق آيين‌نامه‌هاي طراحي موجود، استفاده از دال‌هاي پيش‌تنيده‌ي پس‌كشيده به‌عنوان عضو اصلي سيستم باربرجانبي در قاب‌هاي خمشي ويژه ممنوع است. همچنين استفاده از تير‌هاي پيش‌تنيده در قاب‌هاي خمشي ويژه شامل محدوديت‌هايي است. در اين پژوهش پس از طراحي قاب‌هاي خمشي ويژه داراي تير‌ها و دال‌هاي پيش‌تنيده به روش‌هاي مرسوم و با در نظر گرفتن ضوابط ويژه‌ي طراحي لرزه‌اي و اعمال محدوديت‌هاي آيين‌نامه‌اي به‌منظور بررسي سطوح عملكرد و آسيب‌پذيري اين نوع قاب‌ها، بر روي آن‌ها تحليل استاتيكي غير‌خطي بار افزون انجام شده است. پس از انجام تحليل استاتيكي غيرخطي، تغييرمكان هدف قاب‌هاي مورد نظر محاسبه شده و روند تشكيل مفاصل پلاستيك و معيار‌هاي پذيرش براي اين مفاصل بررسي شده‌ است. همچنين به‌منظور بررسي تأثير پيش‌تنيدگي بر رفتار لرزه‌اي قاب‌هاي خمشي ويژه‌ي پيش‌تنيده، ضريب رفتار و پارامتر‌هاي لرزه‌اي مربوط به اين نوع قاب‌ها به‌دست آمده‌ است. در نهايت همه‌ي مراحل فوق براي قاب‌هاي خمشي ويژه‌ي بتن‌آرمه متناظر نيز تكرار شده و نتايج حاصل با قاب‌هاي پيش‌تنيده مقايسه شده است. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد كه علاوه بر اعمال محدوديت‌هاي مربوط به تير‌هاي پيش‌تنيده در قاب‌هاي خمشي ويژه، سطوح عملكرد كلي و سطوح عملكرد اعضاي اين قاب‌ها نسبت به قاب‌هاي بتن‌آرمه قابل‌ پذيرش هستند. براي قاب‌هاي پيش‌تنيده، ضريب شكل‌پذيري و ضريب رفتار بالاتري نسبت به قاب‌هاي بتن‌آرمه به‌دست آمده و مقدار برش پايه در مقاومت تسليم براي اين نوع قاب‌‌ها بطور قابل‌توجهي كمتر از مقدار مشابه در قاب‌هاي بتن‌آرمه محاسبه شده است.

The use of different methods of prestressing systems is very common in gravity frames at the present time. This technology can also be used in lateral load resisting frames. In addition to ordinary moment frames, this technology can be used in intermediate and special moment resisting frames. The use of post-tensioned prestressed slabs as primary members of the seismic load resisting load path in special moment resisting frames is not permitted based on available codes. The use of prestressed beams in special moment resisting frames includes some limitations. In this study, after the design of special prestressed moment frames with prestressed beams and slabs using conventional methods, considering special seismic design criteria, nonlinear pushover static analysis has been carried out in order to investigate performance levels and vulnerability of this type of frames. After performing nonlinear static analysis, target displacement of desired frames has been calculated and the plastic hinges formation sequence and related acceptance criteria for these hinges is investigated. Also, in order to study the effect of prestressing on seismic behavior of special prestressed moment resisting frames, response modification factor and related seismic parameters of this type of frames are obtained. Finally, all the above steps are repeated for the corresponding reinforced concrete special moment resisting frames, and the results were compared with prestressed frames. The obtained results show that in addition to applying restrictions on the use of prestressed beams in special moment resisting frames, target building performance levels and structural performance levels are acceptable, compared to reinforced concrete frames. Higher ductility factor and response modification factor has been achieved for prestressed frames compared to reinforced concrete frames and the base shear at yield strength for this type of frames are considerably lower than the similar value for reinforced concrete frames.