كاربرد فولاد نرم بر رفتار ديناميكي مهاربندهاي ضربدري در برش بخش اول: تئوري كلاسيك مهاربندها در برش

Application of Lower Grade Steel on Dynamic Behavior of X-Braces in Shear Part 1: Classical Theory of Braces in Shear

استفاده از فولاد نرم با گريد پايين‌تر در طراحي ساختمان منجر به افزايش شكل‌پذيري و جذب انرژي سازه مي‌گردد. همچنين افزايش ظرفيت باربري سازه و كاهش منحني‌هاي نياز منجر به كاهش نيروي وارد بر سازه مي‌گردد. از طرفي با كاهش تغييرمكان هدف، سطح عملكرد سازه افزايش مي‌يابد. با اين وجود آيين‌نامه‌هاي طراحي لرزه‌اي ساختمان‌ها برخورد تقريبا يكساني با فولادهاي با گريدهاي مختلف دارند. روند رايج براي طراحي سازه‌ها با گريدهاي مختلف، معمولا بصورت مستقل از منحني‌هاي نياز و ظرفيت صورت مي‌پذيرد. اين تحقيق بصورت جامع و در دو بخش ارائه گرديده است. در بخش اول، تئوري طراحي سازه‌ها با سيستم مهاربندي ضربدري ويژه براي فولادهاي با گريدهاي مختلف توسعه داده شده‌اند و با استفاده از روابط كلاسيك، فرمول‌هاي كاربردي براي محاسبه پارامترهاي اصلي ظرفيت و نياز سازه‌هاي مهاربندي طراحي شده با فولادهاي با گريدهاي مختلف ارائه گرديده است. سپس دقت فرمولها، در سازه‌هاي با تعداد طبقات و گريدهاي فولاد مختلف با استفاده از تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي بررسي گرديده‌اند. نتايج بدست آمده بيانگر آن است كه تئوري ارائه شده انطباق خوبي با پارامترهاي لرزه‌اي محاسبه شده براي سازه‌هاي با رفتار برشي دارد. همچنين استفاده از فولاد با گريد پايين‌تر در طراحي لرزه‌اي قاب‌هاي مهاربندي منجر به افزايش پايداري سازه تحت زلزله‌هاي شديد و افزايش قابل توجه در ميزان شكل‌پذيري و جذب انرژي سازه دارد. در بخش دوم اين تحقيق نيز رفتار مقايسه‌‌اي قابها با استفاده از تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي پيشرفته و ديناميكي افزايشي و اثر ارتفاع سازه بر رفتار مهاربندها مورد بحث و بررسي قرار گرفته است.

Using Lower Grade Steel (LGS) in design of buildings increases ductility and energy dissipation capacity along with load bearing capacity with decreased seismic demands. In addition, the performance of structures increases because of decreased target displacement. Nevertheless, the majority of seismic design codes follow an approach that is irrespective of steel grade. The procedures of structural design with different steel grades are typical independent of demand and capacity curves, as the related design codes have specified the seismic parameters based on the type of structural system and often recommend the same behavior factor and over-strength coefficient for steels of different grades. This comprehensive study includes two major parts. The first part includes design theory development of structures for X-Bracing system for different grades of steel and the classic formulas introduced to calculate main capacity and demand parameters. Then, the accuracy of proposed theory verified with nonlinear static analyses which leads to enough accuracy for buildings with shear behavior. Also, using LGS in seismic design of X-bracing buildings increases stability, ductility and energy dissipation capacity under severe earthquakes. In the second part, the comparative behavior of frames with different steel grades studied using advanced nonlinear static and Incremental dynamic analyses and the effect of height of the building emphasized.