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

Abstract

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، وظیفة بازگرداندن قاب دوران یافته به حالت اولیة 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 تاریخچة 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 تأثیر قرار داده و پایداری آن را به خطر می‌اندازد.