kinds of braces

استاد محترم؛ جناب آقاي دكتر جباري

دومين تحقيق خود را كـه تركيبـي از خالصـه تحقيـق اول بـا موضـوع كلـي بادبنـدها

و تحقيق دوم با موضوع قاب خمـشي مقـاوم مهـار شـده زانـويي كـه بـه ) ها مهاربند(

پـردازد را خـدمت مـي ) بادبندهاي زانويي (بررسي نوع خاصي از مهاربندهاي زانويي

.كنم به اين امد كه مورد توجه جنابعالي قرار گيرد ه ميشما ارائ

منـان ونـد نمـايم و از خدا در پايان بار ديگر از زحمات شما استاد گرانقدر تـشكر مـي

.سالمتي و توفيق هر چه بيشتر در امور را برايتان آرزو دارم

فهرست مطالب

صفحه عنوان

1.............................................................................................................................تحقيق اول 2.................................................................................................................................. :هچكيد 3.....................................................................................................................................مقدمه

3...............................................................................................................ادبندهاطرح اوليه ب 6............................................................................. يبندرمها مختلف اعنو اجمالي اسيربر 6............................................................................................................. مركز هم يها بنددبا

7........................................................................................................... ريضربد يها بنددبا 7.......................................................................................................................... يقطر بنددبا

7............................................................................................. سمعكو V ،V رنشو بنددبا 9....................................................................................... مركز از رجخا يبندرمها يقابها 10......................................................................................................................بادبند زانويي

١٣..............................................................................................................تحقيق دوم

١٤....................................................................................................»مهاربند زانويي«

١٤....................................................................................................................:چكيده

١٥..............................................................................................................: معرفي-1

١٧.........................................................................................................ل آناليز مد-2

١٨...........................................:هاي ديناميكي اي براي تحليل هاي زمين لرزه حركت-3

٢٠....................................................................................:اي ارزيابي عملكرد لرزه-4

٢١......................................................................: مدل كردن رفتار غير االستيك- 1-4

٢٢.......................................................................:هاي استاتيكي غيرخطي تحليل- 2-4

٢٤............................................................................:هاي تاريخچه زماني تحليل- 3-4

٢٦.................................................................................................................. نتايج-5

٢٨......................................................................................................................:منابع

١

تحقيق اول

٢

:ه چكيد

متـداولترين . شـوند چار تغيير مكـان مـي هاي ساختماني تحت اثر نيروهاي ناشي از زلزله د سازه

هاي فوالدي كـه معمـوالً از نـوع جـانبي هـستند، مهاربنـدها روش كنترل تغيير مكانها در سازه

پيكربندي سيـستمهاي مهاربنـدي عمومـاً از . شوند هاي گوناگوني اجرا مي باشند كه به شكل مي

هاي هم مركز سختي سـازه مهاربندي. باشند مي) واگرا(و يا خارج ازمركز ) همگرا(نوع هم مركز

را نسبت به يك قاب ساده مهار نشده بـه شـدت افـزايش داده و تغييـر مكـان جـانبي سـازه را

.نمايند محدود مي

جذب انرژي بـاال را بـا -2 سختي مناسب جانبي و -1: سيستم مهاربندي برون محور دو ويژگي

ر سيــستم مهاربنــدي همگــرا آن گيــرد، در صــورتيكه د يكــديگر تركيــب كــرده و بــه كــار مــي

هاي همگرا سختي هاي واگرا وجود دارد را نداريم و مهاربندي اي كه در مهاربندي پذيري انعطاف

.بيشتري نسبت به نوع واگراي خود دارند

هـاي هـم محـور و بـرون محـور و نيـز بـه معرفـي نـوعي در اين پروژه به بررسي رفتار مهاربند

در اين سيستم مهاربندي، حداقل يـك انتهـاي . پردازيم زانويي مي مهاربندي موسوم به مهاربند

بادبند به جاي اتصال به محل برخورد تير و ستون به عضو زانويي كه به طـور مايـل بـين تيـر و

عضو قطري مهاربند تأمين كننده سختي سيـستم اسـت، در . شود گيرد وصل مي ستون قرار مي

جانبي از طريق جاري شدن خمشي عضو زانويي به حاليكه شكل پذيري تحت اثر بارهاي شديد

هـا نـشده اين سيستم مهاربندي، روشي كامالً جديد است كه هنوز وارد آيين نامه . آيد دست مي

هـاي مناسـبي كـه دارد، ممكـن اما با توجه به مقاومت، سختي، شكل پذيري باال و ساير ويژگي

.ها لحاظ گردد نيروهاي جانبي در طراحياست به زودي به عنوان سيستمي مناسب در مقابله با

٣

مقدمه

طرح اوليه بادبندها

انـواع . كننـد بادبندها براي انجام مقاومت در برابر بارهاي جانبي در سازه، نقش اصلي را ايفا مـي

:بابندها به شرح زير است

ـ . اين نوع از بادبند، بيشترين سـختي را در بـين بادبنـدها دارد : بادبندهاي ضربدري -1 راي ب

كنند كـه بادبنـد فـشاري كمـانش كـرده و تمـام طراحي اوليه اين نوع بادبند، معموالً فرض مي

.كند نيروي جانبي را بادبند كششي تحمل مي

∑ = oxF

o=α−+ cosFFF 21

α+

=cos

FFF 21

هاي مركـز گـرا محـسوب شـده و اين نوع از بادبندها، از بادبند : بادبندهاي شورن همگرا -2

:شود كه نيروي آنها با يكديگر برابر است براي طراحي اوليه اين نوع بادبندها معموالً فرض مي

∑ = oxF

α=+ cosFFF 221

α+

=cos

FFF 221

ج از مركزيـت ايـن نـوع از بادبنـدها، از بادبنـدهاي داراي خـرو : بادبندهاي شورن واگرا -3

رسند، اما بادبنـدها شوند و به عبارتي دو انتهاي بادبند در يك نقطه به يكديگر نمي محسوب مي

٤

در اين نوع از بادبنـد نيـز . كنند پذيري مناسبي ايجاد مي سختي كمي داشته و براي سازه شكل

.شود كه نيروي آنها با يكديگر برابر است براي طراحي اوليه معموالً فرض مي

∑ = oxF

α=+ cosFFF 221

α+

=cos

FFF 221

معروف بوده و در زلزله مانند يك Link Beam به تير پيوند يا BCدر اين نوع بادبند، قسمت

و ( بوده و گسيختگي آن به صورت برشـي cm80كند اين تير معموالً كوچكتر از فيوز عمل مي

.توان تير پيوند را تعويض كرده و سازه را ترميم نمود عد از زلزله، ميب. باشد مي) نه خمشي

هاي كمتـر از سـه طبقـه كـاربرد داشـته و اين نوع بادبند، براي قاب : شكل K بادبندهاي -4

در اين نوع از بادبنـد . كنند ها با توجه به اهميت باالي ستون در سازه آن را توصيه نمي نامه آيين

ن، برش زيادي به وجـود آمـده و از ستو Aدر نقطه

.تواند پايداري ستون را به خاطره بيندازد مي

اين نوع از بادبند به علت ايجـاد فـضاي بازشـوي مناسـب، مـورد عالقـه :اي بادبند دروازه -5

ولي بايد توجه شود كه اين بادبند معموالً در زلزله عملكرد مناسبي از خود نشان . معماران است

.شود كمانش خارج از صفحه مينداده و دچار

٥

وم در مقاي ها زهسازه اي پاسخ لره نحودر مهم ي مترهاراپا، مت ومقاي و شكل پذير، سختي

ي ـــئه مرا ارابااليي ر بسياي حالي كه شكل پذيردرخمشي ي قابها. يند آمي ر به شما لزلهزبر ابر

تغيير مكاني حاكم ي هال وال كنترين قابها معمدر ا يكه رند بطودارپاييني رياـختي بسـد سـكنن

بر ر هم محوي قابها. د نمي شوده ستفازه ا همه ظرفيت سااز هــ نتيجو در وند ـي شـمح رـبر ط

ين قضيه اند كه دارپاييني ر بسياي شكل پذير واال ــ انبي بــ ختي جــ ي سـخمشي قابهاف خال

ه دــ شي دــ بن راــ مهي اـهزه اـسدر .ين قابها نتيجه ميدهداي ابررا پاييني ر بسيار فتارضريب

ن اـــر مكـــط تغييـــتوسه وندـــشل تي كنترربر يا به عبازه عضو لرهژـــيع ووـــنر از وـــم محـــه

ر ـــغير اـــفتر رنتظاده و ابوو توسط نيره شوندل كنترزه ساء عضاا ايرـــسود ـــباش يـــد مـــبنرمها

كامالً شناخته ري فتاي ر همه مدهادر بندها بايد رمها يناابرــ بن .رودي ــ ا نمــ نهدر آ اعي ـتجار

مل اين عواكه د بايد توجه كر. د شو اــــــــمهيزه ساري فتاي رين مدهاس اساابر و باشند ه شد

قيق ر د بسياي به كنترلها طوــ منرا ب ـمناسزه اي لرر فتارشتن ده و دا باال برح را حساسيت طر

اي زهناسب لرم رفتاد ر يجام ا يي باعث عداجرت ا عايت كوچكترين نكام ر چه بسا عد، و مي كند

.دشو

متر رااـــپدو ر ـــه )EBF-Eccentric Braced Frames ( ر وـــمحون رـــبي دـــبنرمهاي قابها

ــس ــشو ختي ــ ه بندها تامين كنندرين قابها مهادر ا. مي باشند ن دارا همزمار بطوي را پذير كلــ

. مي باشديشكل پذيره تامين كنند)تير پيوند(ي بندرمهادو ينـر بـه تيـقطعزه و سختي سا

ضمن د شو ودبه يك فاصله كوچك محد نتوسط تغيير مكا هشوند لكنتر ودهچنانچه محد لحا

هم افري را تره شدل كنترزه اي لرر فتاان رمثل سختي مناسب مي تو آنكلي شـرايط از دهستفاا

.دمي شوه كوتان لماابه يك ود تجاعي محدارناحيه غير كها چر د،كر

٦

يبندرف مهامختلاع نواجمالي اسي ربر هم مركزي بند هادبا

ها ن مختلف نظير ستو ي عضادر ا خنثي ي هاركه محود مي شوض هم مركز فري بندهارمهادر

-3شكل (با هم تالقي مي كنند ل تصااهر ك در يك نقطه مشتري در بندرمهاي عضاا وا ـتيره،

1(.

يك نقطهاز خنثي ي هارمحور عبو : 1- 3شكل

ــكه بي قطري عضااتوسط زه مت جانبي ساوهم مركز مقاي بندر هابا مي قابهادر ــا تيرهــ ي اــ

ــق ــتشب اــ هم مركز ي بندهارمهااع نوا. د هند تامين مي شودمي را خرپايي ن يك ستو كيلــ

.س معكو V و V رن شو ي،رـقطر ي،ضربدازتند رعبا

ن ـيه ا دـعمد برركا. ند كم مي باشي شكل پذيرو باال ر سختي جانبي بسياداراي بندها رين مهاا

يناميكي ي دهارمقابله با بااي برو مي باشد د ستاتيكي مانند باي اهارمقابل بادر تمهاـــــــسيس

ــلزله به علت شزمانند ــدكمي كه ي پذير كلـ د تري شكست هار چاو د مناسب نمي باشند دارن

ــيري عناصر مهادر ــتصاالتشاا ـ د بعاايطي كه اشردر بند ها رمهاع ين نواسختي . مي شوند ناـ

تب اند به مراباشد مي تون يكسا (MRF) يــ خمشب اــ تم قــ ك سيســ ها با ين ستوو تيرها

.بيشتر باشد

٧

صرفه ده و سااي جرو ا حي ابه سهولت طران هم مركز مي توي بنددبا باي قابهاي ياايگر مزاز د

.يمدازمي پرق فوي ابند هدبااز هر يك ه عمدت شكاالاير به در ز. د كرره شاانها آ دياـقتصا

ريضربدي بند هادبا

، مي كنندر به كشش كاي يگرر و د ها به فشاري مهااز هر سيكل يكي در لزله م ز هنگادر

ــكي بندرمها درون موضعي كمانش ر منظو(ده كمانش كر، تحمل مي نمايدر را فشاوي نير هــــ

ين الزله ي ز سيكل بعددر . دد مي گررج جانبي سيستم خاي برربااز و) دــ ي باشــ ماي فحهـص

ــتفايگر دبند رمهااي برق تفاا ــمق اـ جانبي ي برربااز بند رمهادو چند سيكل هر از پس و فتد ا يـ

.ددمي گررج سيستم خا

يبند قطردبا

حالت كلي و در گرفته شوند ر ساختماني به كاب هانه يك قادر دو د قل ابندها بايد حددين باا

.مي باشنددارا ري را بند ضربددبا تمشكال

سمعكو V ،V رن بند شودبا

ل اــ حتمو ا د ــ ي كنــ مر اـش كـه كشـبي يگرر و د ها به فشارمهااز بندها نيز يكي دين بادر ا

ر ـــبه تيدل متعاوي يك نيرري كمانش عضو مهااز تا قبل . د دارد جوري وفشا وـــانش عضـــكم

به ر مذكودل متعاوي نير، هارمها از محض كمانش موضعي يكي هــ كه بدوــ ي شــ موارد ه ـطبق

بدهد دي يازتير طبقه تغيير شكل د كه باعث مي شو د،وــ ي شـديل مـتبدل اـنامتعوي يك نير

. ) 2-3شكل (

٨

رنشوي بندهادباد عملكره نحو : 2-3شكل

:مي كندد پيشنهارا ير ق دو روش زفوت مشكالي از جلوگيراي بر

)4-3شكل (خت ي دوهاستونده از ستفا ا-1

)3-3شكل (ت طبقااي بر3ول مدرت بصورن شوي بند هادباده از ستفا ا-2

3ول مدي پيكربندده از ستفاا : 3- 3 شكل ختن دوستوده از ستفاا : 4- 3شكل

٩

ساسي امشكل و ست ه ا شدزه داده جااطبقه دو تا ي هان ساختمادر بند فقط دين باده از ا ستفاا

ــبنداين با ست كه ن ابه ستورن شوي بند هادباه در شدح داده شردل نامتعاوي نيردن كروارد دـ

.ددمي گرن ساختما لـكي زـيو رباعث فر

مركزرج از خاي بندرمهاي قابها

ف رــ ك طـياز ه ـد كـنده ا كرد پيشنهاا را گري وا بندربا مهاب سيستم قا)1978(ف پوپورودر و

ن وــ ر همچــ يگف د رــ طو از د ــ ي باشــ مناسب مي شكل پذيرداراي خمشي ي قابها دـهمانن

بند ديك باي ستارا. هد دمي ن نشاد خواز مركز سختي قابل قبولي مــ هي دــ بنرتم مهاـسيس

ــخاً داراي ين سيستم تعمددر ا يا محل ن ستوو مركزيت نسبت به محل تقاطع تير وج ازرــــــ

ــيگدبند رمهاو تقاطع تير ــر مـ ــي باشـ ــش(د ـ ــب. )5-3 كلـ وج از خرار مناسب مقدب نتخاا اـ

سطه اين كه بواضمن د،رــ د كــ هاظ خوـحفد را وـختي خـتا حد قابل توجهي سب قا، مركزيت

ي و پذير كلــ ش، )دــ ر پيونـا تيـط يـبرار ـبه تيم موسو(تير از قسمت كوتاهي در تسليم برشي

.هد شداخواز حرزم االژي نرك استهالاظرفيت

اگري وابندربا مهاي هاب يج قااع رانو ا :5- 3شكل

١٠

به را لي دمتعاوي نيرو هد دمي ل نتقاايگر دبند ريا مهان به ستورا بند رمهاي هاوتير پيوند نير

جانبي شديد هم ي هارمقابل بادر بندها حتي رين سيستم مهادر ا. زد مي سا واردد ـــــــبنرمها

ــنبايد كمان ــه كننـ ــب. د ـ ــه همـ ــعاملي كه مانع كمان پيوند به عنوهميت تيراليل د ينـ انش ـ

رت دــ قي و ين سيستم شكل پذيرا. دد گر يــ خص مـيش مشـپاز يش ـبد، وـي شـد مـبنرمها

بادبنـدهاي بـرون سيستمژي نرا بذــ جرت دـقدر د ـر پيونـتي. دارداليي اـبژي رـنك ا تهالـسا

و د ــ ي كنــ ل مـعمز وـفيان وـتير پيوند به عن. ي دارد هم نقش موثر ) EBF( محور و يا واگرا

شكل . دد مي گرزه ساي سيب به ساير قسمتهان آشداز وارد مانع ، لزلهز ژيرـــنب اذـــا جـــب

ري تير پيوند بايد طو. حي تير پيوند مي باشد ابسته به طروا ،زــ ني EBF ي اــ قابهي باالي پذير

.مت تحمل كندومقادن داست ون از دبدرا تجاعي ار رگبزي ند تغيير شكلهااكه بتود شوح طر

ده وــ ي بـتسليم برشع قووجهت ه بط كوتاراتير د يجاا، ا گري وا هاي بندرمهااع بددر ا صلي اتفكر

ي اـــتيرهده از تفاـــساز ـــجره اي چاز، باري معماي فضاهاد يجااي ابرت قااوليكن گاهي .تـــسا

تيك ــ ل پالســ يل مفاصكــ طه تشــ سواه ـبژي رـنت، ا االـن حـيدر ا . ارد ند دوـجود ـط بلنـبرا

بط بلند ي را ضعيف تر تير هاد عملكر. هد شد امستهلك خو طــ برار ـتيي اـنتهدر دو ا ي ـخمش

ص در به خصو، سته ا سيدت ر ثباابه د متعد تاــ مايشآزا ــ به اــ كوتي اــ ط هــ براه ــ بت بـنس

.دارد اررـقن توـه سـر بـتيل تصاورت امجادر بط راكه تير اردي مو

وييبادبند زان

.)6-3شكل (ست ه انوئي تشكيل شد و زا)بندريا مها(ي عضو قطراز دو بندها رمهاع ين نوا

شي رونوئي زابند رسيستم مها.نو صلب مي باشد ل زا تصاده و ا سارت بند به صورمهال تصاا

ــك ــامالً جديـ ــما با توجه به ، ايدديين نامه ها نگرز وارد آهنوي بندرين سيستم مهاا. ست ا دـ ه ـ

د پيش بيني مي شوآن، مناسب ر بسياي يژگيهاوساير و باال ي پذير كلـش، ت ـمومقا، ي ختـس

١١

ر ـــحي ها مد نظاطر، در جانبي ي هاومقابله با نيردر بـــتمي مناســـسيسان به عنوودي كه بز

طريق تسليم ي از شكل پذيري و قطر وــ ق عضــ طرياز ختي ــ تم سـن سيسـيدر ا . درـگيار رـق

ــغير خطي مناسر فتار. د نوئي تأمين مي شوزاخمشي عضو ــياب ــ نوئي ر زافتارسيستم به نــ

ــلزله شديد عمل مي كنم زهنگاز در فيورت كه به صودارد، بستگي ــنو اد ـــ طريق از ژي رارـــ

ي ــ ت خاصــ همياداراي وئي ـنزاو ـي عضـحاطر .نوئي مستهلك مي كندزالهيدگي خمشي عضو

.دحي شواپالستيك طر اطعـبط مقاوـت ضـعايرت باـي بايسـمآن ع ـمقطو ت ـسا

نوييزابند دبا : 6- 3شكل

ل و طو هـته بـبسو مي كند زي بارا ) EBF(سيستم در حقيقت نقش تير پيوند در نوئي زاعضو

ي اــــمت هــــقساز كه هريك ري به طودد يا خمش تسليم مي گرش و بردر مقطع ت مشخصا

ــنزا ) EBF(سيستم در تير پيوند ل بط طورواست مي بايست اگرفته ار بند قرركه طرفين مها وـ

.د ـضا نمايرا ار

ــسامقاطع قوطي شكل از نو زاحالت سيستم با تسليم خمشي در ست كه اين اتوصيه بر ده تفاـ

ده اــ ا سـيو لب ـص KBFدر روش . دد رـگي نو جلو گيرزاكمانش جانبي پيچشي ازا ـتدد رـگ

.اردندب قار فتارني بر اچند أثيرـتل اـتصدن اوـب

١٢

در ا ــ بو د ـندگرح رـط، ي ـحاطرر اـر بـبا بر5/1اي بند ها مي بايست بررين سيستم نيز مهادر ا

در ا ـــلين تسليم هاوكه د عمل نمواي به گونه ، نو زامقطع ب نتخادرايژگيهايي و يرـــر گيـــنظ

ــنوهزا ــيجاا ـ ــيدگرد اـ كمانش باقي ون بدو الستيك احالت در بندها رمهاو ستونها ، تيرها ه ودـ

و ا ـبند هرمها، ستونها، تيرها در تسليم ها اد شديد تعد ياـه هـلزلدر ز ب ـدين ترتيـب. د ـبمانن

كاهش ت به شد، هم مركز ي بندرمها تمــ ه سيســ بت بــ نس، ا ـد هـبنرانش مهاـين كمـهمچن

باال سبب ي شكل پذير نــــيا. د ــــندارااليي ــــبر بسياي شكل پذير) KBF(ي اقابه. مي يابد

نجايي كه از آ .د ــــحي كاهش مي ياباطرش بروي نتيجتاً نيره و يددگر) R( ر فتاريش ضريب افزا

تير ازكه تير پيوند قسمتي EBF سيستم ف بر خال(بر قائم نيستند رصلي باء ا عضاء ا نوها جززا

.دمي پذيررت سريعتر صوو نتر ارزاشديد ي لزله هااز زين قابها پس اترميم ، )صلي مي باشد ا

١٣

تحقيق دوم

١٤

»مهاربند زانويي«

اي يك قاب مقاوم خمشي مهارشده زانويي عملكرد لرزه

هون-وي، هيونچ كو و -كيم، جين: توسط

:چكيده

قـه اي قاب مقاوم خمشي مهارشده زانـويي سـه طب در اين مطالعه عملكرد لرزه

)KBMRF ( كه به صورت معمول براي پشتيباني از خطوط لوله نفـت يـا گـاز

.شود، بررسي شده است به كار برده مي

هاي استاتيكي نمايش داده شده است، اولين مشاهده در ارتباط بـا نيـرو تحليل

اي در حـال افـزايش تحت بارگذاري لـرزه KBMRF) جابجايي( تغيير مكان –

دهد كه وقتي بيشينه تغيير مكان جـانبي بـه تايج نشان مي ن. باشد مي) افزاينده(

ها، اي، همانند تيرها و ستون اعضاي اصلي سازه ،از ارتفاع طبقه برسد » 5/1%«

هـاي تاريخچـه زمـاني سـپس تحليـل . انـد هنوز در حالت االستيك بـاقي مانـده

هاي زماني بـا ديناميكي غيرخطي با استفاده از هشت حركت زمين لرزه تاريخ

ثابت شـد كـه . اند به كار برده شده » UBC-97«نامه مقياس طراحي طيفي آئين

از » %5/1«بيشتر تغيير مكان جانبي بين طبقات از محدوده تغيير مكان جـانبي

ها همچنان در حالت االسـتيك بـاقي و اينكه ستون ارتفاع سازه كوچكتر است،

اي سـازه كه عملكرد لـرزه گرفت توان نتيجه براساس نتايج تحليلي، مي . ماندند

١٥

اي تنظـيم شـده در آئين نامه لـرزه ) شرايط(راضي كننده است و همه مقررات

.است

: معرفي-1

قابهاي مهار شده هم محـور، بـه غيـر از نـوع خاصـي از ) به طور كلي (عموماً

طراحي قابهاي مهاربندي شده هم مركز، در مناطق با لرزه خيزي باال مطلـوب

زيرا كمانش عضو فشاري مهاربند خيلي زود منجر به شـيب رسند به نظر نمي

كـه در اغلـب آئـين Kبه خصوص مهاربند نوع . شود تند در سختي جانبي مي

هاي طراحي استفاده از آن قـدغن شـده اسـت چـرا كـه نيـروي نامتعـادل نامه

بزرگ ناشي از اختالف بين نيروهاي مهاربند تسليم شـده و مهاربنـد كمـانش

اي نامـه اگر چه هـيچ بنـد آئـين . ست باعث گسيختگي ستون شود كرده ممكن ا

مهـار شـده زانـويي براي جلوگيري از استفاده سيـستم قـاب مقـاوم خمـشي

)KBMRF ( موجود نيست، اما يك اختالف نظر بر روي ايمنـيKBMRF در

بـا سيـستم مهـار ) فرم(مناطق با لرزه خيزي باال وجود دارد، چونكه در شكل

.شباهاتي است داراي Kشده

KBMRF با سيستم مهاربندي Kيل زير متفاوت است به دال:

شكل، اندازه مهارهاي زانويي خيلـي كوچكترنـد، Kدر مقايسه با مهارهاي ) 1

هـا در حالـت كلـي بـه مقـدار بنابراين نيروهاي منتقل شده از مهارها به ستون

.ودكافي بزرگ نيستند كه باعث تغيير شكل پالستيك در ستونها بش

١٦

شكل، مهارهـا اغلـب بـراي مقاومـت در برابـر نيـروي kدر قابهاي مهاري ) 2

بنـابراين . اتـصاالت تيرسـتون اغلـب مفـصلي هـستند . انـد جانبي طراحي شده

ولـي . گسيختگي بعضي از مهارها ممكن است منجر به ويراني كلي سازه شود

م ستون در برابر بخـش مهـ - قاب خمشي با اتصاالت صلب تير KBMRFدر

نيروي جانبي حتـي بعـد از اينكـه همـه مهارهـا گـسيخته شـوند ممكـن اسـت

با اشكال مختلف توسـط KBMRFبر طبق تحقيق قبلي كه روي . مقاومت كند

ين انجام شده است، نتايج در بخش افزايش مقاومت مهارهاي زانـويي جسو و

ار اي يك قاب مقاوم خمـشي مهـ در اين مطالعه عملكرد لرزه . اضافه شده است

كـه بـه صـورت معمـول در خطـوط لولـه ). KBMRF(شده زانويي سه طبقه

، ارزيـابي شـده شـود پشتيباني براي نفت يا گاز در خاورميانه به كار برده مي

اي آئـين نامـه سيستم مقاوم باربري جـانبي سـازه بـر طبـق بنـد لـرزه . است

»UBC-97 «طراحي شده است .

ست، اولين مشاهده در ارتباط بـا نيـرو هاي استاتيكي نمايش داده شده ا تحليل

اي در حـال افـزايش تحت بارگذاري لـرزه KBMRF) جابجايي( تغيير مكان –

براساس مطالعه پارامتري استاتيكي غير خطـي، آن نتيجـه . باشد مي) افزاينده(

در ايـن . باشـد هـاي خمـشي مـي بهتـر از نـوع قـاب KBMRFداد كه عملكرد

انجـام شـده KBMRFاي نمونـه عملكرد لـرزه تر روي مطالعه، مطالعه جزئي

هاي ديناميكي و استاتيكي غيرخطي به كار برده شده مـورد هر دو تحليل . بود

١٧

بررسي قرار گرفت، ظرفيت حمل بار براي افزايش يكنواخت بار جانبي و براي

اي سـطح زمـين هاي زمين لرزه چك كردن پايداري سازه تحت طراحي محرك

.از همه جهت در مطالعه مالحظه شد» Δ−P«اثر

آناليز مدل-2

مــدل تحليــل ســازه، يــك قــاب مقــاوم خمــشي مهــار شــده زانــويي دو بعــدي

)KBMRF (نشان داده شـده اسـت كـه در اصـل يـك 1باشد كه در شكل مي

.هاي دو بعدي همانند است بخش از يك سازه بلند ساخته شده از سازه

» UBC-97«اي آئين نامه ي جانبي در تطابق با بند لرزه سيستم مقاومت باربر

. انـد سـاخته شـده » A36«اي از فوالد طراحي شده است، و همه اعضاي سازه

تن نيـرو 4/28 و 52/32، 77/25: اوزان اولين، دومين و سومين طبقه به ترتيب

)Ton f ( ثانيـه هــست 13/0 و 52/0باشـد و دو پريـود طبيعــي نخـستين مـي .

. رسم شده است2ثقلي وارد شده روي هر طبقه در شكل بارهاي

١٨

:هاي ديناميكي اي براي تحليل هاي زمين لرزه حركت-3

اند به كـار هاي تاريخچه زماني ديناميكي كه تركيب شده ها در تحليل ثبت زلزله

شـوند در شود، از سه ثبت مصنوعي كه در حالـت كلـي اسـتفاده مـي برده مي

و پنج حركـت زمـين كـه نزديـك لـس آنجلـس ) SIMQKE(برنامه آئين نامه

اند مقياس شده » UBC«ها به تناسب طراحي طيفي همه ثبت . آمريكا ثبت شدند

4.0Caاي با ضرايب لرزه 56.0C و = =ν . نوع خاكcSباشد مي.

١٩

هـا و به كار برده شده در تحليـل هاي زلزله را كه هاي ثبت پاسخ طيف 3شكل

تاريخچـه 5 و 4شـكل . كنـد مقايـسه مـي » UBC-97«طراحي طيفي آئين نامه

هـا بـه كـاربرده شـده هاي گوناگون كـه در تحليـل ها را با مشخصه زمان ثبت

.سازد بودند روشن مي

٢٠

:اي ارزيابي عملكرد لرزه-4

تحليل اسـتاتيكي و دينـاميكي اي مدل سازه، هر دو براي ارزيابي عملكرد لرزه

هاي استاتيكي غيرخطي بـا تحليل. غيرخطي تاريخچه زماني به كار برده شدند

هـاي به كار برده شـدند، و تحليـل » Drain-2Dx«استفاده از برنامه آئين نامه

پيشرفته در دانشگاه ميـشيگان » SNAP-2DX«تاريخچه زماني با استفاده از

.نمايش داده شدند

٢١

:دل كردن رفتار غير االستيك م-1-4

طاي دارنـد بـا ارتبـا هـاي مـدل شـده، مفاصـل پالسـتيك نقطـه تيرها و ستون

.بار دو خطي) تغيير مكان(جابجايي

ــس از جــاري شــدن ــرض شــده ســختي پ . از ســختي االســتيك باشــد % 2ف

نمـايش 6ها در شكل هاي تسليم مفاصل پالستيك در تيرها و ستون مشخصه

هاي زانويي، در هر بار غير االستيك مهاربندي –وابط جابجايي ر. اند داده شده

انـد، كـه در نـشان داده شـده 7دو حالت كشش و فشار، مـدل شـده در شـكل

هـاي پـس از جـاري شـدن سختي. توصيه شده است ) FEMA-274(گزارش

هـاي اسـتاتيكي و در هـر دو حالـت تحليـل . انـد مهارها زير صفر فـرض شـده

).در نظر گرفته شده است» Δ−P«اثر . (اند را شامل شدهΔ−P اثر ديناميكي

٢٢

:هاي استاتيكي غيرخطي تحليل-2-4

را در هـر مرحلـه ههاي استاتيكي غيرخطي همسان سازي عملكرد سـاز تحليل

در حـال ( نـده اي جانبي افزاي تدريجاً بارهاي لرزه . بارگذاري به انجام رساندند

، و )تحميـل شـده (وارد شـده ) بنيادي(متناسب با شكل حالت اساسي ) افزايش

همچنين بيشينه تغيير مكان جانبي . رسم شد 8ارتباط تغيير مكان بار در شكل

بين طبقه از 150

نقـاطي . شده است از ارتفاع طبقه در شكل نشان داده % 5/1و 1

شكل . F تا Aي شدند مثل نقاطي از رند عالمت گذا ك كه سختي سازه تغيير مي

ارائـه كـرده F تـا Aاي را در نقـاط تغيير شكل غير االستيك اعضاي سـازه 9

cΔكنـد، و روي مهار، براينكه مهـار كمـانش كـرده داللـت مـي B حرف .است

الستيكي شكل اندازه مفاصل پ. دهد تغيير شكل محوري در كمانش را نشان مي

با كمانش مهار اولـين طبقـه Aنقطه . كند ها داللت مي بر راديان تيرها و ستون

هـا در توان مشاهده كرد كه در اين مرحله تيرهـا و سـتون مي. باشد مطابق مي

نقطـه (از تغيير مكان جانبي بـين طبقـه % 5/1در . مانند حالت االستيك باقي مي

D( شـكل كنـد مي تغيير شكل جانبي بيان ، كه محدوده ويژه آئين نامه را براي

اما اندازه مفاصـل پالسـتيك . اي كف در دومين كف هرمفاصل پالستيك در تي

آن همچنـين . شـود باشد كه باعث ناپايـداري كلـي سـازه مـي خيلي كوچك مي

تواند ما را از اين موضوع آگاه كند كه مكانهاي مفاصـل پالسـتيك تيـر بـه مي

كـه ايـن امكـان وجـود دارد كـه از . ر كـرده اسـت اتصال بين تير و مهار تغييـ

٢٣

اين مشاهده با نتايجي كـه سـو و جـين بـه دسـت . ترد جلوگيري كند شكست

كنـد كـه هاي استاتيكي غير خطـي ثابـت مـي نتايج تحليل . آوردند يكسان است

.كند باقيمانده سازه به مقدار كافي در برابر تغيير مكان بزرگ پايداري مي

٢٤

:هاي تاريخچه زماني ل تحلي-3-4

هاي تاريخچه زماني غير خطي با شبيه سازي زلزله و ثبت آنها به انجام تحليل

نتـايج تحليـل . نـشان داده شـده اسـت 11 و 10رسيدند و نتايج آن در اشكال

دهدكه بيشينه تغيير مكان جانبي بين طبقه و تغيير مكان سقف طبقـه نشان مي

» UBC-97«فاعي ويژه بيان شده در آئين نامـه از محدوده ارت %) 5/1(كمتر از

بـار » %10«هـا كمتـر از همچنين بيشينه نيروهاي محوري در سـتون . باشد مي

تـسليم راز لنگ » %58الي % 15«بحراني، و بيشينه لنگر خمشي در محدوده بين

بنــابراين ســتونها داراي مقاومــت پــسماند بزرگــي بــراي طراحــي . باشــد مــي

مهارها و بيشينه تغييـر براساس كمانش 12شكل . باشند هاي سطحي مي زلزله

تـوان مـشاهده كـرد هنگاميكـه بيـشتر مي. شكل محوري آنها رسم شده است

انــد كـه هـيچ مفـصل پالسـتيكي در تيرهــا و مهارهـاي زانـويي كمـانش كـرده

برابر تغيير شكل 5تغيير شكل محوري مهارها از . ها شكل نگرفته است ستون

حتي اگـر . كمتر است » FEMA-356«، در حالت گسيختگي ويژه CΔكمانشي،

ت يبها پايدار باقي خواهد ماند چـرا كـه صـل همه مهارها گسيخته شوند، سازه

.باشد ها در حاالت االستيك مي اتصال تيرها و ستون

٢٥

٢٦

نتايج-5

انـويي بـا اي يك قاب خمشي مقـاوم مهـار شـده ز در اين مطالعه عملكرد لرزه

بـر طبـق . هاي غير خطي استاتيكي و ديناميكي بررسـي شـد استفاده از تحليل

ها بـا كمـانش يـا تغييـر شـكل پالسـتيك متمركـز در پذيري نتايج اغلب آسيب

هـا تحـت بـار طراحـي بـه و تيرهـا و سـتون باشد مهارهاي زانويي مرتبط مي

مـشاهداتي كـه در كـامالً از آن ايـن مـشاهدات . صورت االستيك باقي ماندنـد

شوند كه در آن كمانش اعـضاي فـشاري شكل ديده مي Kهاي مهار شده بقا

به طور كلي و ناگهاني منجر بـه گـسيختگي سـتونها ناشـي از نيـروي بـزرگ

توان نتيجه گرفت كه سازه پايـدار بنابراين مي . باشد متفاوت است نامتعادل مي

رض طراحـي زلزلـه سـطحي در معـ كه خواهد ماند با مقاومت پسماند بزرگي

كــامالً در مقاومــت بــار زلزلــه در حــالي كــه KBMRFثابــت شــد كــه . اســت

هنگاميكـه اعـضاي اصـلي . اند كامالً مؤثر هـست مهارهاي زانويي آسيب ديده

ماننـد، همچنـين امكـان در حالت االستيك باقي مـي ها، اي، تيرها و ستون سازه

هـاي دو شـهر راً در زلزلـه هاي خمشي وجـود دارد، كـه مكـر شكست ترد قاب

تـوان از آن بوسـيله بـه كـار مشاهده شده است، كه مـي » كوبه«و » نرث ريج «

بــردن مهارهــاي زانــويي جلــوگيري كــرد چونكــه مفاصــل پالســتيك تيــر در

.دهد و نه در محل اتصال بين تير و ستون اتصاالت بين تير و مهار رخ مي

٢٧

)، شناسايي تصديق(تأئيديه

برنامـه تحقيـق اساسـي علـم و اصـول مهندسـي كـشور كـره اين كار توسط

.شود اين پشتيباني مالي ضمن سپاس تأئيد مي. استپشتيباني شده

٢٨

:منابع

1. Hsu, H.L. and Jean S. Y., "Improving seismic design

efficiency of petrochemical facilities," Practice Periodical on

Structural Design and Construction, ASCE, 107~117, 2003.

2. ICBO, Uniform building code, International Conference of

Building Officials, California, 1997.

3. Vanmarcke, E.H. and Gasparini, D.A. "A program for

artificial motion generation, Users manual and documentation,”

Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of

Technology, 1976.

4. Somerville, P., Smith, H., Puriyamurthala, S., and Sun, J.,

“Development of Ground Motion Time Histories for Phase 2 of

the FEMA/SAC Steel Project,’ SAC Joint Venturo, SAC! BD-

97/01, 1997.

5. Prakash, V., Powell, GR, Campbell, S., ‘DRAIN-2DX base

program escription and user guide,” Report No. UCB/SEIvuI-

1993/17, Department of Civil Engineering, University of

California, Berkeley, 1993.

6. Hal, DC, Goel, S.C., and Firmansjah, J., SNAt-’-ZJJA A

general purpose computer program for nonlinear structural

٢٩

analysis,’ Report UMCEE 96-21, Department of Civil &

Environmental Engineering, University of Michigan. 1996.

7. FEMA, NEHRP commentary on the guidelines for the

seismic rehabilitation of buildings, FEMA-274, Federal

Emergency Management Agency, Washington, D.C., 1997.

8. FEMA, Prestandard and commentary for the seismic

rehabilitation of building, FEMA-356, Federal Emergency

Management Agency, Washington. D.C., 2000.