رفتار غیرخطی دیافراگم‌ها در ساختمان‌های فولادی با سیستم قاب مهاربندی همگرای ناپیوسته از نوع جابه‌جایی خارج از صفحه در طبقه همکف

دیافراگم‌ها علاوه بر تحمل بارهای ثقلی و انتقال این بارها به المان‌های قائم سازه‌ای، وظیفۀ جمع‌آوری نیروهای جانبی و توزیع آن بین سامانه‌های مقاوم جانبی را بر عهده دارند. طراحان سازه در برخی موارد به‌دلیل وجود ملاحظات معماری در طراحی قاب‌های ساختمانی فولادی مهاربندی‌شده، ناچار به جابجا نمودن مهاربندها در پلان سازه هستند که در دستۀ سازه‌های با نامنظمی خارج از صفحه طبقه‌بندی می‌شوند. در چنین سازه‌هایی، دیافراگم افقی واقع در مرز ناپیوستگی باید نیروهای برشی ناشی از زلزله را انتقال دهد؛ بنابراین بررسی رفتار این دیافراگم‌ها برای تحلیل و طراحی سازه‌ دارای اهمیت است. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار لرزه ای، ظرفیت جابجایی نسبی، ضریب اضافه‌ مقاومت و میزان آسیب‌پذیری قاب های مهاربندی همگرای ناپیوسته در برابر زلزله است. بدین‌منظور سازه‌های سه و شش طبقه با مهاربندهای همگرا در دو حالت با و بدون جابجایی خارج از صفحۀ مهاربندها با درنظرگرفتن رفتار غیر ارتجاعی دیافراگم تحت تحلیل پوش اور و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی غیر خطی با استفاده از نرم‌افزار آباکوس قرار گرفتند. بررسی نتایج نشان داد که دیافراگم بتنی موجود در ناحیۀ ناپیوستگی با ضخامت پنج سانتی‌متر در ناحیۀ انتقال ناپیوستگی مهاربندها، با زاویۀ 45 درجه دچار آسیب شده و توانایی انتقال نیروی برشی که ناشی از بار جانبی مهاربندها می باشد را ندارد. این در حالی است که در ضخامت های 10 و 20 سانتی متر، دیافراگم در ناحیۀ مذکور دچار آسیب نمی‌شود. با توجه به مطالب بیان‌شده به‌نظر می‌رسد که با حداقل ضخامت تعیین‌شده در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، دیافراگم بتنی در برابر نیروهای برشی انتقال یافته، آسیب پذیر است. همچنین نیاز جابجایی نسبی میان‌طبقه ای سازه های مورد بررسی، بیش از مقادیر محاسبه‌شده طبق روابط آیین نامه است.

nonlinear behavior of diaphragms in concentrically braced steel frames with ground floor out-of-plane offset irregularities

diaphragms, beyond supporting gravity loads and transferring them to vertical structural elements, play a crucial role in collecting lateral forces and distributing them among lateral resistant systems. in some cases, due to architectural considerations in the design of braced steel building frames, structural designers are compelled to shift the braces in the structure’s plan, classifying them under structures with out-of-plane offset irregularity. in such structures, the horizontal diaphragm between the shifted braces must effectively transfer the shear forces induced by earthquakes. therefore, investigating the behavior of these diaphragms is imperative for the analysis and design of these structures. the objective of this research is to investigate the seismic behavior, drift demands, over-strength factor, and the degree of vulnerability of discontinuous concentrically braced frames (cbfs) when subjected to earthquakes. to achieve this goal, two three-dimensional cbfs of 3 and 6 stories, both with and without out-of-plane offset irregularity, incorporating inelastic diaphragm behavior, were taken into account through pushover and nonlinear time-history dynamic analyses using abaqus. the examination of the results indicated that the concrete diaphragm existing in the discontinuity region, with a thickness of five centimeters, has been damaged at a 45-degree angle. it lacks the ability to transfer the shear force resulting from the lateral load of the braces. this is in contrast to thicknesses of 10 and 20 centimeters, where the diaphragm in the mentioned area remains undamaged. given the information provided, it seems that, with the minimum thickness specified in iranian national building code (part 9), was vulnerable to the transferred shear forces. additionally, it was found that the inter-story drift demands of the frames exceed the estimations proposed by the building code.