ارزيابي و مقايسه عملكرد مهاربندهاي واگرا و همگرا در مقاوم‌سازي قاب‌هاي خمشي بتن آرمه

Evaluation and Comparison of Divergent and Convergent Bracing Performance in Strengthening of Reinforced Concrete Frames

استفاده از مهاربند فولادي يكي از روش‌هاي مقاوم‌سازي قاب‌ خمشي بتن‌آرمه در برابر بارجانبي است. هدف از اين مقاله ارزيابي روش‌ جديد مقاوم‌سازي قاب بتني با قاب فولادي داراي مهاربند واگرا و تيرپيوند تعويض‌پذير، و تعبيه آن با كلاف فولادي در دهانه‌هايي از قاب بتني است. از مزاياي اين روش اجراي آسان، صرفه اقتصادي و شكل‌پذيري مناسب، به دليل وجود فيوز شكل‌پذير در بخش الحاقي است. لذا ضمن معرفي اين روش، عملكرد آن با روش‌هاي‌ متداول مقاوم‌سازي قاب بتني با مهاربند همگرا مقايسه شده است. در اين مقاله 6 روش مقاوم‌سازي قاب بتني، شامل مهاربند ضربدري، مهاربند به شكل8، مهاربند واگرا با تير پيوند بتني، مهاربند واگرا با تير پيوند فولادي، متصل به دو ستون فولادي در كلاف، مهاربند واگرا و تير پيوند فولادي متصل به كلاف، با دو ستون فولادي بين كلاف و تير فولادي، و مهاربند واگرا و تير پيوند فولادي متصل به كلاف مورد مطالعه قرار گرفته است. همه مدل‌ها داراي كلاف فولادي محاط كننده‌ي مهاربند و متصل به قاب بتني است. نتايج تحليل ديناميكي خطي در همه قاب‌هاي‌ مقاوم‌سازي شده، كاهش تغييرمكان جانبي نسبي و كاهش نسبت نيرو به ظرفيت در اعضاي قاب بتني، نسبت به قاب‌ بتني بدون تقويت را نشان داده است. در روش‌هاي جديد مقاوم‌سازي قاب بتني با مهاربند واگرا و تيرپيوند فولادي كاهش ميزان مصرف فولاد تا 38 درصد و كاهش برش‌پايه تا 18درصد نسبت به روش مقاوم‌سازي قاب‌بتني با مهاربند همگراي ضربدري مشاهده شده است. تحليل استاتيكي غيرخطي و ديناميكي غيرخطي مدل‌ها با نرم افزار PERFORM-3D انجام شده است. از بررسي رفتار غيرخطي مدل‌ها، مدل مهاربند واگرا و تير پيوند فولادي متصل به كلاف از سختي، شكل پذيري، ضريب رفتار و قابليت استهلاك انرژي بيشتري نسبت به ساير مدل‌ها برخوردار بوده است و تشكيل اولين مفصل پلاستيك در تيرپيوند اين مدل، بيان‌گر عملكرد مناسب تيرپيوند به عنوان فيوزسازه‌اي است.

The steel bracing system is one of the appropriate methods for the strengthening of concrete moment frames against lateral forces. The article purpose is the evaluation of the new strengthening method of reinforced concrete moment frame with convergent bracing and interchangeable link beams that is embedded in the steel frame and installed in the concrete frame spans. This new method is easy to execute, economical and ductile with appropriate performance because of the existence of ductile fuse in its accession section. Therefore, this method is introduced and compared to other strengthening methods by steel bracing. In this article six concrete frame strengthening methods investigated include x-convergent bracing, reverse chevron bracing, divergent bracing with concrete link beam, divergent bracing with steel link beam connected to steel columns in the steel frame, divergent bracing with steel link beam connected to the steel frame with steel columns between those two, divergent bracing with steel link beam connected to the steel frame. All strengthening models attached to concrete frames by a steel frame surrounding them. The linear dynamic analysis results showed a decrease in relative lateral displacement and stress ratio of concrete frame members in all strengthed frames compared to the nonstrengthed frame. Also in the strengthed frame by divergent bracing and steel link beam, the results revealed a 38% steel consumption decrease and an 18% base shear decrease compared to strengthed frame by x-convergent bracing. Nonlinear static and dynamic analysis of models were done by PERFORM-3D software. The nonlinear behavior results of the strengthed concrete frame by divergent bracing with steel link beam connected to the steel frame showed more stiffness, ductility, behavior coefficient and energy dissipation than other models. Also, in this model, an appropriate performance of the structural fuse was shown by the plastic hinge formation of the link beam.