مطالعه عددی مهارهای زانویی قوسی شکل در گوشه‎های قاب ساده فولادی برای تامین سیستم باربر لرزه‌ای

Abstract

قاب‌های مهاربندی متداول در مقایسه با قاب‌های خمشی دارای سختی جانبی بالایی بوده اما شکل‌پذیری پایینی دارند. قاب‌های خمشی دارای شکل‌پذیری بالایی بوده اما به علت سختی جانبی کم به هنگام زلزله تغییرمکان‌های بزرگی از خود نشان می‌دهند که مطلوب نیست. در این تحقیق قصد بر این است که با استفاده از استقرار قطعات کمانی شکل بریده‌شده از ورق فولادی در گوشه قابهای ساده و تسلیم آنها، با ایجاد یک سیستم باربر جانبی مناسب عملکرد لرزهای این قاب‌های فولادی بهبود یابد. این قطعات به علت وجود خروج از مرکزیت موجود، به صورت اندرکنشی از نیروی محوری و لنگر خمشی تسلیم شده و مشابه یک میراگر جاری شونده، انرژی ورودی را مستهلک می‎کنند. در این مطالعه، ابتدا منحنی هیسترزیس قطعات کمانی شکل با فولاد ST37، با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس به دست آمد و سپس این عضو کمانی با تطابق منحنی هیسترزیس به‌دست‌آمده، در نرم‌افزار SAP مدل‌سازی گردید. در ادامه قاب‌های 3، 6 و 9 طبقه خمشی تنها و قاب مفصلی به همراه قطعات کمانی، مدل‌سازی شده و تحت تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی رکورد زلزله‎های مختلف قرار گرفتند. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، حداکثر جابه‌جایی بام و جابه‌جایی نسبی طبقات، در حالت قاب ساده به همراه قطعات قوسی نسبت به حالت قاب خمشی تنها، به‌طور میانگین، به ترتیب 22 و 8 درصد کاهش یافت. همچنین در قاب‌های ساده به همراه قطعات کمانی، به‌طور میانگین 46 درصد انرژی ورودی توسط قطعات کمانی مستهلک شده که حاکی از عملکرد نسبی خوب این سیستم می‌باشد.