بررسي عملكرد سيستم‌هاي قاب با ستون پيوند شده (LCF) طراحي شده به روش مستقيم مبتني بر تغييرمكان

Evaluation of Direct Displacement-based Designed Linked Column Steel Frame (LCF) Systems

سيستم قاب فولادي با ستون پيوند شده (LCF) يك سيستم باربر جديد است؛ كه با بهره‌گيري از تيرهاي پيوند شكل‌پذير داراي رفتار سازه‌اي مطلوب در سطوح عملكردي مختلف مي‌باشد. روش طراحي مستقيم براساس تغييرمكان (DDBD) يكي از روش‌هاي توانمند طراحي سازه‌ها براساس عملكرد است كه توانايي كنترل رفتار سازه را دارد. هدف از اين مطالعه، بررسي عملكرد سيستم‌هاي قاب با ستون پيوند شده طراحي شده به روش مستقيم مبتني بر تغييرمكان است. براي اين منظور، در مجموع 8 نمونه قاب 3، 6، 9 و 12 طبقه با پيكربندي مختلف، با روش مستقيم مبتني بر تغييرمكان طراحي شده‌ و سپس رفتار آن‌ها به وسيله تحليل استاتيكي غيرخطي (بار افزون) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج به دست آمده نشان داد كه به ازاي برش پايه طراحي محاسبه شده در روش DDBD، تقريباً اكثر تيرهاي پيوند سازه‌هاي مورد بررسي تسليم شدند؛ در حالي كه تمام تيرهاي قاب خمشي تعديل يافته بصورت الاستيك باقي ماندند. اين امر بيانگر توانايي روش DDBD در كنترل رفتار سيستم‌هاي LCF است. نتايج بررسي اضافه مقاومت سازه‌هاي مورد بررسي نيز حاكي از اين است كه اضافه مقاومت سيستم‌هاي LCF طراحي شده بر مبناي تغييرمكان، وابسته به ارتفاع، پيكربندي و ملاحظات اجرايي بوده و مقدار متوسط اين ضريب 1/23 بدست آمد. همچنين در طي بررسي‌هاي صورت گرفته، متوسط ضريب اضافه مقاومت ذاتي نمونه سازه‌ها مقدار 0/48 محاسبه شد؛ كه نشان‌دهنده توانايي مناسب سيستم‌هاي LCF طراحي شده بر مبناي تغييرمكان در رسيدن به مكانيزم گسيختگي مطلوب است.

The linked column steel frame (LCF) system is a new load resistant system; that by using replaceable ductile links, it can provide the desired structural behavior. The optimal performance of this system can be achieved by controlling the displacements and the sequence of yielding fuses in the structure. The direct displacement-based design (DDBD) method is one of the most powerful performance-based design methods that can control the behavior of a structure. This study aims to investigate the performance of LCF systems designed by the DDBD method. For this purpose, 8 sample structures with 3, 6, 9, and 12 stories and with different configurations, were designed with the DDBD method; and then their behavior was investigated by nonlinear static analysis. The results showed that in the design base shear calculated with the DDBD method, nearly most of the links of the studied structures were yielded; while all the beams of the modified moment frame remained elastic. This result shows the ability of the DDBD method to design LCF systems with controlled behavior. The results of the overstrength review of the studied structures also indicated that the overstrength of LCF systems designed with the DDBD method depends on the height and configuration. The average value of this coefficient was evaluated as 1.23. Also, the average inherent overstrength coefficient of the structural samples was calculated as 0.48. This result indicates the ability of the LCF systems designed by the DDBD method to achieve their desired failure mechanism.