مطالعه رفتار لرزه‌ای قاب‌های مهاربندی فولادی با عملکرد گهواره‌ای مجهز به فیوزهای استهلاک انرژی

سیستم‌های باربر جانبی متداول، انرژی لرزه‌ای وارد بر سازه را از طریق تغییرشکل‌های ماندگار در اعضای اصلی سازه‌ای خود مستهلک می‌کنند. این عملکرد منجر به وقوع خرابی‌های سازه‌ای قابل ملاحظه‌ای در ساختمان‌ها پس از وقوع زمین‌لرزه‌های شدید می‌شود که در بسیاری از موارد تعمیر این خرابی‌ها حتی در صورت امکان‌پذیر بودن، توجیه اقتصادی نخواهد داشت. سیستم‌های با عملکرد گهواره‌ای نوع جدیدی از سیستم‌های باربر جانبی هستند که با هدف کاهش تغییرشکل‌های ماندگار در سازه پس از وقوع زمین‌لرزه‌های ‌شدید و جلوگیری از ایجاد خرابی در اعضای کلیدی سازه‌ای از طریق هدایت این خرابی‌ها به سمت اعضایی قابل تعویض، ایجاد شد‌ه‌اند و به سرعت در حال توسعه هستند. در یک قاب با عملکرد گهواره‌ای پای ستون‌ها در قاب باربر لرز‌ه‌ای به پی متصل نمی‌شود و قاب قادر است آزادانه روی پی دوران کند. کابل‌های پس‌تنید‌ه‌ای که بالای قاب را به پی متصل می‌کنند، وظیفه بازگرداندن قاب دوران یافته به حالت اولیه خود را دارند و انرژی لرزه‌ای در هر دوران قاب، از طریق تغییرشکل‌های پلاستیک در المان‌های قابل تعویض که فیوز نامیده می‌شوند، مستهلک می‌گردد. در این پژوهش، رفتار لرزه‌ای یک قاب مهاربندی سه طبقه با عملکرد گهواره‌ای از طریق انجام آنالیز دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی، تحت دو شتابنگاشت kobe و northridge و هر یک با سه مقیاس سطح  mce، 2/1 برابر سطح mce و 5/1 برابر سطح mce، ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که سیستم قاب مهاربندی شده با عملکرد گهواره‌ای عملکرد بسیار مطلوبی در استهلاک انرژی لرزه‌ای حتی تحت بارگذاری‌های سطح mce دارد. همچنین، تغییرمکان ماندگار در سازه در انتهای مسیر بارگذاری ناچیز است. تنها نگرانی در مورد این سیستم‌، احتمال وقوع خستگی در کابل‌های پس‌تنیده است که در اثر افزایش شدت تحریک‌های تکیه‌گاهی، قابلیت مرکزگرایی سیستم را تحت تاثیر قرار داده و پایداری آن را به خطر می‌اندازد.

Evaluation of Seismic Behavior of Steel Braced Frames with Controlled Rocking System and Energy Dissipating Fuses

The selfcentering rocking steel braced frames are new type of seismic lateralforce resisting systems that are developed with aim to limiting structural damages, minimizing residual drifts on systems and creating easy and inexpensive reconstruction capability, after sever earthquakes. In Steel braced frames with controlled rocking system, column bases on seismic resisting frame are not attached to the foundation and the frame allowed to rock freely. The task of restoring the rotated frame to its initial location is on posttensioned cables, which attaches top of the frame to foundation. The design of post tensioned stands and braced frame members is such that during earthquakes they remain in elastic region. Seismic energy, dissipates by plastic deformations in replaceable elements on each rock of frame. In current research work, the seismic behavior of this type of lateral resisting systems is evaluated. The research conducted on a one bay steel braced frame with controlled rocking system that is analyzed using nonlinear dynamic time history analysis (NLTHA) procedure. The frame is subjected to JMAKobe and Northridge ground motions records that are scaled to unit, 1.2 and 1.5 times of maximum considered earthquake (MCE) ground motion level intensity. Extracted results show that seismic behavior of this type of lateral force resisting systems are so desirable even under MCE ground motion levels. The only anxiety is about occurring fatigue in posttensioned strands that endangers overall stability of system.