رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

بررسی رفتاری) : تیر فوالدی –دال بتنی (عملکرد لرزشی اتصاالت نیمه صلب مرکب

2 ، حمیدرضا قنبری رفعتیه 1مجتبی فتحی

*عضو هیات علمی گروه عمران ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه رازی .١

دانشجوی کارشناسی ارشد ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه رازی .2

*(fathim@razi.ac.ir)

خالصه

نیمه صلب سیستم های سازه ای نوینی هستند که برای بهره گیری از عملکرد توام دالها و اتصاالت نیمه با اتصاالت مرکبفوالدی تیر قابهای نیمه صلب یک طبفه دو ، ابتدا به مدلسازی سه بعدی المان محدود قاب مرکبدر این مقاله. مورد استفاده قرار می گیرندصلب در سیستم سازه

در حالت با و بدون ، پوش آور تحلیلوتاریخچه زمانی تحت تحلیل دینامیکی پرداخته شده ، سپس ABAQUSبا استفاده از نرم افزار دهانهیکی این قابها ، منحنی های ذوذنقه ای ، به بررسی رفتار دینامصفحه فوالدی و در حالت سیستم سازه ای قاب با دال بتنی و قاب با دال صفحه پشتیبان

، منحنی های ظرفیت تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی و نحوه یکنواختظرفیت پوش آور بدست آمده تحت بارگذاریهای جانبی مودال و ی دینامیکیتوزیع مفصل پالستیک در قاب مدل شده پرداخته شده و ضرایب لرزشی استاتیکی و دینامیکی قاب مرکب ، برای تحلیل عملکردها

.بدست آورده شده است

قاب مرکب نیمه صلب ، تحلیل دینامیکی ، تحلیل پوش آور: : کلمات کلیدی مقدمه. 1

د مقاومت و شکلپذیری فوال( در سالهای اخیر استفاده از سیستم های ترکیبی دال بتنی و تیر فوالدی به خاطر بهره گیری از خصوصیات توام بتن و فوالد

استفاده از اتصاالت نیمه صلب فوالدی در این .و رفع نواقص هریک توسط دیگری رشد چشم گیری داشته است ) در برابر کشش و سختی بتن در فشار فاده از تیرهای زیرا همانطور که ذکر شد است. تیرها می تواند رفتار مطلوب تری از سازه را در مقایسه با سازه های فاقد تیر مرکب به همراه داشته باشد

مرکب بتنی ، فوالدی در راستای بهره وری از مصالح موجود است و همچنین استفاده از اتصاالت نیمه صلب فوالدی نیز نسبت به اتصاالت مفصلی در .لذا استفاده توام ایندو می تواند گام موثر تری باشد . راستای بهره وری است

بدین منظور ، قاب سه بعدی دودهانه یک طبقه با سه . قاب های مرکب با اتصاالت نیمه صلب می باشد هدف این مقاله بررسی رفتار دینامیکیسپس با اضافه کردن ورق پشتیبان به . شبیه سازی شده است ] ABAQUS] 1نوع اتصال صلب ، نیمه صلب و مفصلی به وسیله نرم افزار المان محدود

مقایسه آن با حالت بدون ورق پشتیبان به بررسی خصوصیات سازه تحت اثر این المان می پردازیم و قاب را منظور تقویت ناحیه چشمه اتصال ستون، و این قابها داده هائی را به منظور تعریف ضرایب رفتار و دینامیکیشبیه سازی . تحت تحلیلهای پوش آور و تحلیل تاریخچه زمانی قرار داده می شود

. م می کند منحنی ظرفیت را برای ما فراه مدلسازی قاب مرکب . 2

این طراحی بر اساس دو ترکیب بار مختلف . طراحی اولیه شده ETABS [2]در این تحقیق ، قاب مرکب با اتصال صلب با استفاده از نرم افزار 1طیف پاسخ ارتجاعی نوع . اس طیف پاسخ طرح مشخض شده است انجام گرفته و عملکرد بارگذاری دینامیکی بر اس) بار دینامیکی و بار استاتیکی(

و ) Eurocode 8سازه های با شکلپذیری باال مطابق ( qd = 6و با در نظر گرفتن فاکتور رفتار ] Eurocode 8] 3با استفاده از Aبرای خاک نوع . انتخاب می شود ag=0.4gشتاب زمین

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

2

نشان داده شده قاب مرکب طراحی شده شامل سه ) الف-1(همانند آنچه که در شکل ، ) مبحث دهم(ان ایران در نهایت مطابق با مقررات ملی ساختمسانتیمتر است که هر کدام از ستون ها شامل دو سخت کننده در باال و 320طبقه به ارتفاع St37 نوعبا فوالد IPB180 با پروفیل فوالدیستون

پنج متر که هرکدام از تیرها حاوی شش سخت دهانهبه طول St37 نوع با فوالد IPE160دو تیر با پروفیل فوالدی پائین چشمه اتصال می باشند و و دو شبکه آرماتور C38با بتن از نوع سانتیمتر 1113 سانتیمتر و طول 140 سانتیمتر و عرض 10و دال بتنی به ضخامت کننده می باشدΦ6@150 در باال و Φ8@150از نوع گلمیخ 36که توسط ین در پائL80*8 قاب اعضای. ) ب-1شکل (به دو تیر فوالدی متصل شده است

.فوالدی قاب مرکب استفاده شده است اعضای همانندفوالدی ، اتصال نیمه صلب با استفاده از ورق جان 2PL100*70*8اتصال مفصلی با استفاده از ورق جان : اتصاالت جوشی شامل

2PL120*80*10و اتصال صلب نیز به وسیله ورق زیر سری PL220*105*8 و ورق روسری PL220*60*14 و ورق جان 2PL120*80*10 می باشند .

) ب () الف (

.هندسه تیر مرکب ) ب. (هندسه قاب ) الف( قاب خمشی دودهانه تک طبقه - 1شکل

ABAQUS المان محدودشبیه سازی شده با نرم افزار)دال بتنی ، تیر فوالدی ( مدل قاب مرکب -2شکل

به منظور بررسی عملکرد دینامیکی سازه مدلسازی می ABAQUSوالدی و مرکب طراحی شده ، با استفاده از نرم افزار المان محدود قابهای خمشی فالمانهای مورد استفاده در مدلسازی از کتابخانه المان های تمامی. نشان داده شده 2مدلهای سه بعدی المان محدود شبیه سازی شده در شکل . شود

ABAQUS/STANDARD مدلسازی ) دودهانه و تک طبقه(برای بررسی دقیقتر رفتار اتصاالت کناری و میانی تمامی قاب . انتخاب شده اندمی شود و از فرض استفاده از تقارن در شبیه سازی به دلیل محاسبه پارامترهای استهالکی و بررسی دقیق تر رفتار اتصاالت نیمه صلب اجتناب شده است

و با استفاده از روش انتگرالگیری کاهش یافته شبیه سازی S4R امی قسمت های فوالدی و بتنی توسط المانهای پوسته ای سه بعدی چهارگره ای تم. هدف اصلی استفاده از این المان پوسته ای اینست که این المان تغییر شکلهای برشی عرضی ، دوران های بزرگ اتصاالت و کرنشهای . شده است

برای محاسبه سختی المانها مورد انتگرال کاهش یافته با استفاده از ترکیب ماتریس جرم و توزیع بارگذاری ها. دود را در محاسبات در نظر می گیرد مح و کاهش محسوس )برای المان هائی که هیچ نوع توزیع بارگذاری در صفحه خمش ندارند ( انتگرال کاهش یافته نتایج دقیق . استفاده قرار می گیرند

.زمان تحلیل ، به خصوص در مدلهای سه بعدی را ایجاد می کند

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

3

پالستیک با استفاده از -میلگرد های مدل ، رفتاری همانند مصالح االستو فرض می شود که فوالد اجزای سازه ای و برای مدلسازی مصالح در آئین نامه مدولهای االستیسیته ، تنش تسلیم و تنش نهائی از نتایج بدست آمده.پالستیسیته فون میسز در نواحی کششی و فشاری از خود بروز دهند

این مدل یک . مورد استفاده قرار می گیرد "Smeared Crack"در تحلیل حاضر ، مدل پالستیسیته تخریب. های بتن و فوالد ایران استفاده شده است ریهای مونوتونیک یا سیکلیک و استاتیکی یا دینامیکی را بر اساس یک الگوریتم پالستیسیته قابلیت کلی را برای تحلیل سازه های بتنی تحت بارگذا

این مدل رفتار بتن را به صورت واقعی تری مدلسازی می کند اما دارا ی "Damaged Plasticity" در مقایسه با مدل. تخریب به وجود می آورد . محاسبات سنگین تری می باشد

با ABAQUS به طور خودکار توسط برنامه بارمرده ناشی از جرم سازه می باشد که مردهبارو Kg/m2 400بار زنده بارهای قائم شامل بارهای جانبی وارده بر قابهای مدلسازی شده ناشی از . تعریف خصوصیات مصالح و مقاطع و اختصاص آن به هریک از اعضا ، به سازه اعمال می شود

Amplitude با استفاده از فراخوان این شتاب نگاشت ها از ABAQUSرد استفاده در این تحقیق می باشد ، که نرم افزار اعمال شتابنگاشت های مو . بارهای ناشی از زلزله را به صورت شتاب تاریخچه زمانی در صفحه ستون اعمال می کند

تحلیل قاب مرکب. 3

تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی )الف: قابهای مرکب مورد استفاده قرار می گیرد دینامیکیبیه سازی رفتار و نوع تحلیل مختلف برای شدر این تحقیق د تحلیل غیر خطی پوش آور)ب.(Nonlinear Incremental Dynamic Time History Analysis (IDA))غیر خطی

(Nonlinear Pushover Analysis)مطابق . شده استثیرات غیر خطی هندسه در نظر گرفته که در هردوی این تحلیلها تاEurocode 8 الگوی مودال. )ب).توزیع یکنواخت نیروها(الگوی یکنواخت . )الف:الگوی مختلف بارگذاری مورد بررسی قرار می گیرد نوع تحلیل پوش آور با دو

ما کمک می کند تا مکانیسم تخریب اعضای سازه را با نحوه توزیع مفصل پالستیک ، این الگوها به) . توزیع هدفمند نیروها مطابق مود اول ارتعاش ( اصلی ضرایب در بررسی (IDA)از طرفی تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی دینامیکی . منحنی های رفتار و رفتار استاتیکی قاب مورد ارزیابی قرار دهیم

پنج تحلیل تاریخچه برای افزایش دقت در رسم منحنی های ظرفیت ، . ت ، بسیار سودمند می باشند و منحنیهای ظرفی q ضریب رفتار سازه: زلزله همانند مورد تحلیل قرار می 0.35g در بازه های 1.75g تا 0.35g، در رنج برای پیک شتاب زمین هر شبیه سازی. بکار برده می شود IDAزمانی برای هر

و پیک شتاب نهائی زمین PGAyسازی های انجام شده با این دو روش تحلیلی ، پیک شتاب تسلیم زمین برای ارزیابی ضرایب رفتار شبیه . گیرد PGAu در رنج معینی از ضریب شتاب زمین g) 0.35از g 1.75 تا g ( در این . بررسی و تحت شتابنگاشت های زلزله های هدف قرار می گیرد

همانند آنچه . قرار داده می شوند (San Fernando)و سن فرناندو(Kobe) ، کوبه (Tabas)طبسشبیه سازی ، مدلها تحت سه شتابنگاشت طبیعی همپایه شده II آیین نامه بارهای وارده ایران و خاک تیپ با طیف IDAحاصل از این شتابنگاشتها برای تحلیل های نشان داده شده طیف 3که در شکل

.ه است مقیاس بندی شدP.G.A = 0.35g جامع ، مقیاسهر رکورد بر اساس و

با طیف استاندارد آیین نامه ایران هم پایه شدهمقایسه طیف شتابنگاشت های مورد مطالعه. 3کلش

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

4

ارزیابی تحلیل ها . 4.

تاثیر صفحه پشتیبان . 1 . 4 این نوع تقویت . ت جان ستون در ناحیه چشمه اتصال به کار برده می شود صفحه پشتیبان به منظور تقویت ناحیه چشمه اتصال با ضخامتی برابر با ضخام

کالسبندی سختی مفاصل تیر به ستون را در حالت با و بدون صفحه 4شکل . مفصل تیر به ستون می باشد دینامیکیچشمه اتصال به منظور بهبود رفتار در بایستی دقت کنید که تمامی مفاصل تیر به ستون تقویت شده با صفحه پشتیبان ،. نشان می دهد ] Eurocode 4 ] 5 پشتیبان ، مطابق با معیارهای

دو پریود اول ارتعاش هر قاب را در 1جدول . باعث افزایش سختی مفصل می شوند رار دارند و اینکه صفحات پشتیبان تقویتی ،محدوده نیمه صلب قهمچنین پریودهای . ، نیمه صلب ومفصلی را تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی نشان می دهد حالت با و بدون صفحه پشتیبان تقویتی با اتصال صلب

سختی اضافه شده توسط صفحه پشتیبان موجب کاهش اندک . در حالت اتصال صلب در این جدول نشان داده شده ETABSتخمین زده شده با طراحی شده بر اساس قابهای با اتصال صلب بسیار نزدیک می باشند، با اینحال بیشترین این پریودها به پریودهای مدلهای . پریودهای سازه می شود

که این مسئله به علت پائین بودن سختی اتصال مفصلی و . است %20اختالف مربوط به اتصال مفصلی بدون صفحه پشتیبان می باشد که در حدود .مه اتصال می باشد پائین بودن تاثیر این نوع اتصال بر روی رفتار ناحیه چش

با و بدون صفحه پشتیبان، ETABS وABAQUS دو پریود اول قابهای مدلسازی شده با- 1جدول

ETABS ABAQUS )ثانیه(پریود قاب مفصلی نیمه صلب اتصال صلب بدون صفحه با صفحه بدون صفحه با صفحه بدون صفحه با صفحه

T1 0.23 0.19 0.21 0.22 0.25 0.25 0.28 طبقهیک

T2 0.11 0.10 0.10 0.12 0.12 0.13 0.13

منحنی های ظرفیت پوش آور با بارگداری جانبی مودال-5شکل سختی بازه های کالسبندی مفاصل تیر به ستون در - 4شکل

ظرفیتمنحنی های . 2 . 4

منحنی ها بر اساس تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی غیر .این منحنی ها رابطه بین نیروی برشی و تغییر مکان را در تراز باالی طبقات معرفی می کنند منحنی های ،ش آوربایستی ذکر شود که در مقایسه مابین تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی و پو. د نخطی و تحلیل غیر خطی پوش آور محاسبه می شو

IDAاما در مورد تحلیل . بدست آمده بر اساس تحلیل پوش آور در هنگام تشکیل مفصل پالستیک و مکانیسمهای تخریب کلی بسیار سودمند می باشد د و در بررسی منحنی های بایستی بیان شود که مقدار نیروی برشی پایه و تغییر مکان ماکزیمم ثبت شده در هر شبیه سازی در یک زمان اتفاق نمی افت

نیروی برشی پایه و تغییر مکان باالی طبقات بر اساس وزن و منحنی های. ظرفیت در مقایسه با تحلیل پوش آور نزدیکتر به رفتار واقعی سازه می باشند نحنی های ظرفیت بدست آمده از تحلیل م 6و 5شکل های .نرمالسازی شده است سانتیمتر می باشد 320 کیلوگرم و 11000 که به ترتیبارتفاع قاب

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

5

و قاب مرکب ) با و بدون صفحه صفحه پشتیبان ( با دال بتنی برای قاب مرکب نیمه صلبپوش آور با دو نوع بارگذاری جانبی مودال و یکنواخت را .نشان می دهند ) با و بدون صفحه صفحه پشتیبان(نیمه صلب با دال با ورق فوالدی ذوذنقه ای

این منحنی ها برای . را نشان می دهد IDAحنی های ظرفیت محاسبه شده بر اساس تحلیل تاریخچه زمانی دینامیکی غیر خطی من7شکل دال با (سقف مختلف قابهای ساخته شده با سیستم سازه . شده استارزیابی و بررسی نتایج بدست آمده ، با استفاده از تحلیل پوش آور بکار برده

. در یک روش مشابه با تغییر در دو حالت با و بدون صفحه پشتیبان مورد ارزیابی قرار می گیرد) ورقهای فوالدی ذوذنقه ای و دال بتنی های پوش آور با منحنی ،با دال بتنیمرکب نیمه صلب را با شتابنگاشت طبس ، سن فرناندو و کوبه برای قاب IDA منحنی های ظرفیت 8شکل

با دقت در این منحنی ها می توان مشاهده کرد که نتایج تحلیل پوش آور با بارگذاری جانبی مودال و یکنواخت در باال و پائین منحنی . مقایسه می کند 30حدود ابنگاشت طبس و درصد برای شت15 و تغییر مکان هدف در حدود IDAماکزیمم اختالف مابین تغییر مکان باالی . قرار گرفته اند IDAهای

و تغییر مکان هدف برای شتابنگاشت کوبه و سن فرناندو مطابقت IDAهمچنین مقایسه نتایج میان . درصد برای نیروی برشی پایه می باشد .خوبی را نشان می دهد

IDA منحنی های ظرفیت - 7شکل خت منحنی های ظرفیت پوش آور با بارگداری جانبی یکنوا- 6شکل

IDAتحلیل تحت دهانهتوزیع مفصل پالستیک در قاب دو .9شکل با دال بتنی و بدون صفحه پشتیبان IDA منحنی های ظرفیت پوش آور و -8شکل

مفاصل پالستیک و تغییر مکانهای هدفتوزیع . 3 . 4

نتایج بدست آمده از تحلیل پوش آور در ارزیابی عملکرد سازه به وسیله مشاهده عینی ، در توزیع مفاصل پالستیک و تغییر مکان های هدف به ما کمک ز حد ظرفیت اعضا و توزیع خسارت بر اثر این توزیع مفاصل پالستیک به ما این اجازه را می دهد که به معرفی و بررسی بارهای بیش ا. می کند

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

6

B Eurocode 8تغییر مکان هدف همانند آنچه که در آنکس . بارگذاری ها بپردازیم و مکانیسم های کلی تخریب را مورد ارزیابی قرار دهیم مقایسه رکوردهای تحلیل تاریخچه زمانی یک نوع اندازه گیری برای سنجش ارتعاش سازه مورد نظر می باشد و ممکن است برای. تشریح شده است

مدلسازی مرکب و فوالدی خمشی توزیع آنها را برای قاب های نحوه مفاصل پالستیک و 9شکل .خطی یا تحلیل پوش آور بکار رود دینامیکی غیر کیل مفاصل پالستیک ، شش ضلعی نشان نشان دهنده ترتیب تش... و 2 ، 1 در این شکل شماره های . را تحت شتابنگاشت زلزله نشان می دهدشده

دهنده تشکیل مفاصل پالستیک در دال بتنی ، دایره نشان دهنده تشکیل مفاصل پالستیک در پای ستون ، مربع نشان دهنده تشکیل مفصل پالستیکی در . تیر فوالدی و لوزی نشان دهنده تشکیل مفصل پالستیک در اتصال می باشد

. با در نظر گرفتن تغییر سختی درقاب تشکیل می شود در پای ستون میانیئی ، مفصل پالستیک اولیه ابتداصلب برای قاب مرکب با اتصاالتو در تیرها در نزدیکی محل اتصاالت میانی و کناری بال ستون فوالدی به بتنی در پایه های ستون کناری و در محل اتصال دالبیشتریسپس مفاصل

تیر در دال بتنی تغییر ثانویه ای در سختی به وجود آمده و قاب در محل جوش اتصاالت به پالستیکا تشکیل مفصل و در نهایت ب می گرددتشکیلتشکیل مفصل پالستیک در دال بتنی نشان دهنده این مطلب است که قاب مرکب طراحی شده با اتصاالت صلب در کالس . تخریب می شود کناری

محل تشکیل مفصل (DCM)در سازه های مرکب شکلپذیر کالس متوسط Eurocode 8زیرا مطابق با . قرار دارند (DCM)متوسط شکلپذیری در . محل تشکیل مفصل پالستیک باید در قسمت فوالدی سازه باشد (DCH)پالستیک اکثر اوقات در بتن می باشد ، ولی در سازه شکلپذیر کالس باال

در بازه 3 و 2مفاصل پالستیک شماره ،0.70g = (P.G.A) در بازه 1 شماره قابهای مرکب با اتصاالت صلب ، مفصل پالستیک(P.G.A) = 1.05g در بازه 11 تا 4 ، مفاصل پالستیک شماره (P.G.A) = 1.40g در بازه 13 و 12 و مفاصل پالستیک شماره (P.G.A) = 1.75g تشکیل می گردند . س از در این نوع قابها پبدین ترتیب که، شرایط توزیع مفصل به گونه ای دیگر است مفصلی و نیمه صلب قاب مرکب با اتصال اما در مورد

و میانی و در پایه های تیر به ستون کناریت در اتصاال بیشتری با تغییر سختی در قاب مفاصل پالستیک میانیستونتشکیل مفصل پالستیک در پایه به ستون تخریب میانی قاب در محل جوش اتصاالتمیانیناحیه اتصال تیر به ستون در یل می شود و سرانجام با افزایش تعداد مفاصل تشکستون کناری

و خمشی مرکب با اتصاالت صلب نسبت به قاب هایی خمشی مرکب مفصلیکه این موضوع نشان دهنده رفتار دینامیکی مناسب قاب ها. می شود در قابهای . قرار دارد (DCH) این مطلب است که قابهای مرکب نیمه صلب و مفصلی طراحی شده در کالس شکلپذیری باالهمچنین نشان دهنده

، 1.05g = (P.G.A) در بازه 3 و 2مفاصل پالستیک شماره ،0.70g = (P.G.A) در بازه 1مرکب با اتصاالت مفصلی ، مفصل پالستیک شماره . تشکیل می گردند 1.75g = (P.G.A) در بازه 7 و 6 و مفاصل پالستیک شماره 1.40g = (P.G.A) در بازه 5 و 4مفاصل پالستیک شماره

، سطوح باالتری از شدت زلزله برای ایجاد اولین مفصل پالستیک در ت و قابنتایج به دست آمده نشان می دهد که با کاهش صلبیت اتصاالمفاصل تنی و تیر فوالدی باعث می شود که فلسفه طراحی تیر ضعیف ، ستون قوی به خوبی تامین شود و همچنین ترکیب دال ب. قاب الزم می شود

.پالستیک در تیر و اتصاالت زودتر از ستون تشکیل گردد

دینامیکی رفتار ضرایب .4 . 4

برای ضریباین Eurocode 8در ( می باشد دینامیکی رفتارضریب که با استفاده از داده های حاصله از شبیه سازی بدست می آید ،ضرایبیمهمترین یخچه ر رفتار تحلیل تاضریب. در اصل ضریب افزایش مقاومت و ضریب شکلپذیری می باشد ضریباین ) تعریف شکلپذیری قاب بکار برده می شود

:زمانی دینامیکی غیر خطی با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود (1)

PGAPGAq

y

udyn

=

پیک شتاب زمین PGAy و . بر اتصال سازه اعمال کند راmrad 35 پیک شتاب زمین لرزه ای است که دوران پالستیکPGA uکه در این معادله : رفتار به وسیله معادله زیر محاسبه می شود ضریبدر مورد تحلیل پوش آور ، . لرزه ای می باشد که باعث تسلیم شدن اولیه سازه شود

)2 ( ααµ

y

ustatq =

بارگذاری جانبی بر اساس مقاومت ارتجاعی قاب می ضریب yα بارگذاری جانبی بر اساس مقاومت نهائی قاب می باشد و ضریب αuکه در این فرمول ) y∆(و جابجائی تسلیم شدگی قاب ) ∆u( شکلپذیری به وسیله رابطه مابین جابجائی نهائی قاب ضریبسازه می باشد ، شکلپذیری ضریب µباشد و

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

7

)ب( )الف( .تحلیل دینامیکی) ب. (تحلیل استاتیکی پوش آور ) الف. ( رفتار ضریب اضافه مقاومت وضریب. 10شکل

ب نشان 13 همانند آنچه که در شکل اضافه مقاومت برای تحلیل دینامیکیضریب. ه محاسبه می شود نشان داده شدالف 10همانند آنچه که در شکل : با استفاده از این معادله محاسبه می شود داده شده

) 3 ( 067.06

4.0 ====Ω qaPGAPGA

PGAd

gd

d

ydyn with

اضافه ضریب نشان داده شده الف13در مورد تحلیل پوش آور همانند آنچه که در شکل . اشد پیک شتاب طراحی می بPGAdکه در این معادله .مقاومت با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود

)4 ( αα

d

ystat =Ω

محاسبه شده برای قابهای مختلف را نشان می دهد qstatاستاتیکی ضریب رفتار 2جدول . بارگذاری جانبی طراحی می باشد ضریب αd که در این معادلهمرکب ه رفتار لرزه ای مطلوبی را برای قاب می باشد ک Eurocode 8ضریب رفتار کامال شبیه به ماکزیمم مقدار طراحی در نظر گرفته شده به وسیله .

در نیزضریب اضافه مقاومت. قاب های مختلف می باشدبرای درصدی 6 ، با یک تغییر 1.5در حدود statµضریب شکلپذیری . مشخص می کند در حالتی . اسمی مصالح محاسبه شده است که رنج باالی این ضریب به علت برش پایه طراحی می باشد که با خصوصیات . می باشد 2.9 تا 2.5حدود

باعث به وجود آمدن محدودیت هائی در دریفت های طبقات شده ، که به وسیله باشدکه برش پایه تسلیم با خصوصیات واقعی مصالح محاسبه شده Eurocode 8 این پیکهای شتابنگاشت .ستون ها داریم این عوامل در نظر گرفته شده ، که برای برطرف کردن این محدودیت احتیاج به افزایش سایز

در این جدول تخریب قاب زمانی رخ . به علت اختالف در محدوده مجاز نهائی بدست آمده اند 3 نشان داده شده در جدول PGAuمختلف ، از مقدار ، کوبه و تحت شتابنگاشت سن فرناندو IDA ضرایب رفتار دینامیکی بدست آمده از 3جدول. میلی رادیان شود 35می دهد که دوران قاب در حدود

ضمنا . این مقادیر بیشتر از انواع استاتیکی آنها هستند با اینحال تمامی مقادیر یکسان یا باالتر از ضریب رفتار طراحی می باشد . را نشان می دهدطبس مقادیر پیک بدست آمده به علت شتابنگاشت حوزه نزدیک . تحت شتابنگاشت سن فرناندو باالتراز میانگین می باشدIDAرفتار بدست آمده از ضریب

فاکتورهای دیگر سوی از . سن فرناندو می باشد که قادر به بسط و ایجاد مفصل پالستیک اولیه ، زودتراز انواع شتابنگاشت طبس و کوبه می باشدمطابق پاسخ PGAyبرابر است اما برای Ωdyn بیشینه مقاومت مختلف برای سهPGAdمقادیر . تماما متفاوت هستندΩdynمقاومت دینامیکی بیشینه

.نیز افزایش یا کاهش می یابد Ωdyn افزایش یا کاهش یابد ، مقدار PGAyاگر مقدار که با توجه به این مطلب . قاب می باشد

طبقهیک لرزه ای استاتیکی قاب ضرایب. 2جدول پشتیبانصفحه دال یکنواخت مودال

µ Ωstat qstat µ Ωstat qstat پیش ساخته 4.37 2.87 1.49 4.84 2.48 1.56 بدون 4.63 2.52 1.59 5.21 2.20 1.70 با

صفحه فوالدی 5.07 2.84 1.41 5.83 2.87 1.53 بدون 5.44 2.50 1.54 6.56 2.47 1.69 با

رانـدسی عمـمهن ملی گرهـمین کنشش ، ایرانسمنان، سمنان، دانشگاه 1390 اردیبهشت 7 و 6

8

رکبم لرزه ای دینامیکی قاب ضرایب. 3جدول PGAu PGAy PGAd Ωdyn qdyn شتاب صفحه پشتیبان دال

بدون

طبس

سن فرناندو

کوبه

1.41 1.08 0.72

0.21 0.11 0.11

0.067 0.067

0.067

3.13 1.64 1.64

6.71 9.81 6.54

پیش ساخته

با

طبس

سن فرناندو

کوبه

1.30 1.06 0.73

0.21 0.10 0.10

0.067

0.067

0.067

3.13 1.49 1.49

6.19 10.60 7.30

بدون

طبس

سن فرناندو

کوبه

1.38 1.04 0.68

0.22 0.09 0.12

0.067

0.067

0.067

3.28 1.34 1.79

6.27 11.50 5.67

صفحه فوالدی

با

طبس

سن فرناندو

کوبه

1.40 1.05 0.67

0.16 0.09 0.10

0.067

0.067

0.067

2.38 1.34 1.49

8.75 11.67 6.70

نتیجه گیری. 5

مدل عددی سه بعدی قاب مرکب دو دهانه یک طبقه با سه نوع اتصال مفصلی ، نیمه صلب و صلب در حالت با و بدون صفحه پشتیبان ودر حالت قـاب یل دینامیکی غیـر خطـی مرکب با دال بتنی وبا دال صفحه فوالدی ذوذنقه ای ، تحت تحلیل پوش آور با بارگذاری های جانبی مودال و یکنواخت وتحل

. تاریخچه زمانی تحت سه شتابنگاشت کوبه ،سن فرناندو و طبس در این تحقیق شبیه سازی شد

درصد مقاومت کمتری نـسبت بـه بارگـذاری بـا الگوهـای 10 قابهای تحلیل شده با الگوی بارگذاری مودال در حدود نتایج نشان می دهد که ذوذنقه ای و قاب با دال بتنی شبیه به هم و سختی آنهـا یکـسان مـی باشـد امـا قاب با دال صفحه فوالدی رفتار ین همچن،یکنواخت ازخود نشان می دهند

مقاومـت اتـصال در ، با صـفحه پـشتیبان ، سرانجام با تقویت دال . را دارا می باشد بتنیمقاومت کمتری نسبت به دال های ذوذنقه ای دال صفحه فوالدی 5که این نوع تقویت دال منجر به کـاهش دریفـت طبقـات داخلـی در حـدود . درصد افزایش می یابد 15 اتصال در حدود درصد و سختی 10حدود

همچنین مکانیسم تخریب پالستیک کلی قاب دو دهانه یک طبقه ارائه شد و نشان داده شد که گـسیختگی موضـعی بـه علـت کـاهش .درصد می شود ازخود نشان می دهند و نتایج نشان می دهد که اتصاالت نیمه صلب مرکب رفتار دینامیکی بسیار خوبی را .ها می باشد شکلپذیری مورد نیاز در پایه ستون

.استفاده از این نوع سازه ها در مناطق با خطر لرزه خیزی باال توصیه می شود

مراجع. 6

1. ABAQUS. ABAQUS Analysis user's manual, version 9.2. 2010

2. Computers and Structures Inc. In: ETABS2000, Structural analysis program.2010

3. Eurocode 8 (prEN 1998-1:200X). Design of structures for earthquakeresistance Part 1: General

rules, seismic actions and rules for buildings2003. January 2002.

4. G. Vasdravellis, M. Valente_, C.A. Castiglioni. Behavior of exterior partial-strength composite beam-to- connections: Experimental study and numerical simulations column. Department of Structural Engineering, Politecnico di Milano, P.zza Leonardo Da Vinci 32, Italy. January 2008.

5. Eurocode 4 (prEN 1994-1-1). Design of composite steel and concretestructures—Part 1.1: General rules and rules for buildings 2004. January2004.