ارزیابی سطوح عملکرد و ضریب رفتار قاب‌های خمشی پیش‌تنیده به روش تحلیل غیر‌خطی بار‌افزون

امروزه استفاده از سیستم پیش‌تنیدگی به روش‌های مختلف در قاب‌های باربر ثقلی بسیار رایج است. می‌توان از این فناوری در قاب‌های باربر جانبی نیز استفاده کرد. علاوه بر قاب خمشی ساده، می‌توان در قاب‌های خمشی متوسط و ویژه هم از این فناوری بهره برد. طبق آیین‌نامه‌های طراحی موجود، استفاده از دال‌های پیش‌تنیده‌ی پس‌کشیده به‌عنوان عضو اصلی سیستم باربرجانبی در قاب‌های خمشی ویژه ممنوع است. همچنین استفاده از تیر‌های پیش‌تنیده در قاب‌های خمشی ویژه شامل محدودیت‌هایی است. در این پژوهش پس از طراحی قاب‌های خمشی ویژه دارای تیر‌ها و دال‌های پیش‌تنیده به روش‌های مرسوم و با در نظر گرفتن ضوابط ویژه‌ی طراحی لرزه‌ای و اعمال محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای به‌منظور بررسی سطوح عملکرد و آسیب‌پذیری این نوع قاب‌ها، بر روی آن‌ها تحلیل استاتیکی غیر‌خطی بارافزون انجام شده است. پس از انجام تحلیل استاتیکی غیرخطی، تغییرمکان هدف قاب‌های موردنظر محاسبه شده و روند تشکیل مفاصل پلاستیک و معیار‌های پذیرش برای این مفاصل بررسی شده‌ است. همچنین به‌منظور بررسی تاثیر پیش‌تنیدگی بر رفتار لرزه‌ای قاب‌های خمشی ویژه‌ی پیش‌تنیده، ضریب رفتار و پارامتر‌های لرزه‌ای مربوط به این نوع قاب‌ها به‌دست آمده‌ است. در نهایت همه‌ی مراحل فوق برای قاب‌های خمشی ویژه‌ی بتن‌آرمه متناظر نیز تکرار شده و نتایج حاصل با قاب‌های پیش‌تنیده مقایسه شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که علاوه بر اعمال محدودیت‌های مربوط به تیر‌های پیش‌تنیده در قاب‌های خمشی ویژه، سطوح عملکرد کلی و سطوح عملکرد اعضای این قاب‌ها نسبت به قاب‌های بتن‌آرمه قابل‌ پذیرش هستند. برای قاب‌های پیش‌تنیده، ضریب شکل‌پذیری و ضریب رفتار بالاتری نسبت به قاب‌های بتن‌آرمه به‌دست آمده و مقدار برش پایه در مقاومت تسلیم برای این نوع قاب‌‌ها بطور قابل‌توجهی کمتر از مقدار مشابه در قاب‌های بتن‌آرمه محاسبه شده است.

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

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 posttensioned 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.