ارزیابی ضریب رفتار قاب‌های مهاربندی همگرای ویژه مجهز به فیوز شکل پذیر

مهاربندهای همگرای فولادی به دلیل سختی جانبی قابل توجه، مقاومت جانبی بالا، و سهولت اجرا، یکی از پرکاربردترین سیستم‌های سازه‌ای در ساخت سازه‌های اسکلت فولادی می‌باشد. با این وجود، زمانی که این سیستم‌ها تحت زلزله‌های متوسط و شدید قرار میگیرند مهاربندهای فشاری دچار کمانش می‌شوند. این امر باعث عدم امکان استفاده از تمام ظرفیت این مهاربندها در استهلاک انرژی لرزه‌ای و کاهش شکل پذیری مهاربند می‌شود. در دهه‌های اخیر محققان تحقیقات وسیعی بر روی این سیستم‌ها انجام داده و روش‌های مختلفی را برای افزایش شکل پذیری مهاربندهای همگرای متداول توسعه داده‌اند. عمده روشهایی که برای افزایش شکل پذیری سازه های فولادی مهاربندی مورد استفاده قرار گرفته اند شامل استفاده از مهاربندهای کمانش‌ تاب به جای مهاربند مرسوم و نیز استفاده از فیوزهای سازه‌ای به صورت موضعی و در قسمت‌های خاص از طول مهاربند می‌باشد. در این تحقیق، رفتار لرزه‌ای قابهای فولادی با مهاربند همگرای ویژه که مجهز به فیوز تسلیم شونده و شکل پذیر در انتهای مهاربندها هستند مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این فیوزها با کاهش سطح مقطع مهاربند بصورت موضعی و با تعبیه سوراخ‌های بیضوی در چهار طرف مقطع قوطی شکل مهاربند ایجاد شده‌اند. برای ممانعت از کمانش موضعی فیوز، از یک غلاف محصور کننده با طول محدود در اطراف فیوز استفاده شده است. برای بررسی رفتار لرزهای و مقایسه تاثیر عملکرد فیوز بر مقدار پارامترهای لرزه‌ای، قاب‌های مهاربندی شده‌ی 10،5و15 طبقه همگرای ویژه بدون فیوز و مجهز به فیوز، در نرم افزار ایتبس و مطابق ویرایش چهارم استاندارد 2800 طراحی شده‌اند. برای بررسی رفتار غیر خطی از تحلیلهای دینامیکی افزایشی با استفاده از هفت رکورد زلزله در نرم‌افزار seismostruct استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان دهنده‌ی ضریب رفتار بالاتر سیستم مهاربندی مجهز به فیوز در مقایسه با سیستم‌ مهاربندی بدون فیوز می باشد.

Evaluation of response modification factor of special concentrically braced frames equipped with ductile fuse members

Because of significant lateral stiffness, high lateral strength, and ease of construction and erection, conventional concentrically braced frames are known as one of the most useful structural systems in steel buildings. However, these structural systems exhibit an undesirable performance that have limited their application. The ordinary concentrically braced frames enter the inelastic phase under moderate and severe earthquakes and in this case, the compression braces begin to buckle and the full energy dissipation capacity of braces is not attained. This study aims to examine the structural fuse concept by application of special fuses at the end of the chevron braces. These fuses are consist of four elliptical holes in every side of the HSS brace member that is laterally confined by an HSS sleeve. In order to investigate seismic behaviour and compare the effect of the fuses, special braced frames with chevron arrangement, without fuse elements (SCBFs) and with fuse elements (FSCBFs) are considered. The prototype models consist of 5story, 10story, and 15story braced frames, which are designed in Etabs software per Iranian seismic code of practice. The inelastic response of prototype models are evaluated in Seismostruct software through Incremental dynamic analysis (IDA) and using seven nearfault records. The study resulted higher response modification factor of FSCBFs compared with SCBFs.