مکانیزم عملکردی سیستم‌های EBF
هدف از طراحی سیستم‌های EBF آن است که در جریان یک زلزله شدید پیش از آنکه المانهای مهاربندی و ستون‌ها دچار آسیب و کمانش شوند ناحیه‌ای از تیردهانه مهاربندی موسوم به تیر پیوند (Link Beam) تسلیم شده و لذا شکل‌پذیری مورد تقاضای طرح از طریق تغییرشکل‌های فرا ارتجاعی تیر پیوند محقق شود. بدین ترتیب مهاربندها و ستون‌ها الاستیک باقی می‌مانند (مفصل پلاستیک در آنها تشکیل نمی‌شود) و همین موضوع موجب می‌شود دوام عملکردی و استمرار باربری لرزه‌ای سازه پس از تسلیم افزایش پیدا می‌کند. در ساختمان روبه‌رو این مورد محقق نشده است به همین دلیل مهاربندها دچار کمانش شده دوام عملکردی سیستم را مختل کرده است.
هدف اصلی از تحلیل‌های غیرخطی، کنترل مکانیزم‌های محتمل خرابی در سازه مورد بررسی می‌باشد. برای رسیدن به این مهم بایستی تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو (FC) و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل (DC) مشخص شوند و در مرحله بعدی، رفتار غیرخطی تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل به آنها اختصاص داده شود در واقع اختصاص مدل رفتاری برای تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل، همان اختصاص مفصل پلاستیک به این تلاش‌ها می‌باشد. سوال مهمی که در ابتدا در ذهن مهندسی زلزله و سازه شکل می‌گیرد این سوال است که "تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو همواره رفتار تردی دارند؟" یا "هر تلاشی که رفتار تردی داشته باشد حتما بایستی کنترل شونده توسط نیرو تعریف گردد؟" و .... قبل از پرداختن به پاسخ این سوالات بایستی در ابتدا به بررسی مکانیزم عملکردی در سیستم های مختلف بپردازیم. چون تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل براساس مکانیزم عملکردی سیستم های مختلف سازه‌ای تعریف می‌شوند. در این میان تلاش‌هایی وجود دارند که علی‌رغم اینکه رفتار ذاتی آن تلاش‌ها بسیار شکلپذیر است ولی آئین‌نامه رفتار آنها را حکماً به صورت کنترل شونده توسط نیرو در نظر می‌گیرد. نمونه بارز این تلاش، تلاش نیروی محوری در المانهای مهاربند EBF می‌باشد. المانهای مهاربند EBF از جنس همان فولادی هستند که تیر لینک پیوند از همان فولاد است بنابراین این المان‌ها در کشش و فشار رفتار شکل‌پذیری دارند ولی آئین‌نامه برای اینکه از زوال مقاومتی ناشی از کمانش مهاربندها فرار کند رفتار مهاربندها را به صورت حکما ترد در نظر می‌گیرد تا در روند باربری زلزله همواره در محدوده ارتجاعی باشند و التاف انرژی سیستم صرفا از طریق المان لینک تیر پیوند تامین شود. بنابراین هر تلاشی که از نظر آئین‌نامه رفتار آن نیرو کنترل باشد الزاما رفتار تردی نخواهد داشت. برش در تیر و ستون‌های بتنی ذاتاً رفتار تردی دارد و شکننده می‌باشد رسیدن به مقاومت برشی در این دو المان با انهدام بخش قابل توجهی از المان همراه خواهد بود. با توجه به این می‌توان نتیجه گرفت هر تلاش ترد کنترل شونده توسط نیرو نخواهد بود و هر تلاش شکلپذیر نیز کنترل شونده توسط تغییرشکل نمی‌باشد.
شرط رسیدن به اتلاف انرژی بهینه و مطلوب استانداردهای لرزه‌ای، تحقق توالی خرابی مطلوب می‌باشد. به صورتی که با تشکیل رفتار غیرخطی در تلاش‌های DC، تلاش‌های FC کاملا در محدوده الاستیک قرار گیرد. تلاش‌های FC الزاماً ترد و شکننده نمی‌باشند بلکه بعضاً ممکن است با وجود شکل پذیر بودن رفتار ذاتی تلاش، حکم آئین نامه آن را به صورت ترد و شکننده فرض کند. بنابراین می‌توان گفت که تلاش‌های FC به دو دسته ذاتاً ترد و حکماً ترد دسته بندی می‌شوند. خمش، برش کشش و فشار در تیر دهانه مهاربندهای شورون در آئین نامه به صورت حکماً ترد معرفی می‌شود. در صورت غیر خطی شدن تلاش‌های حکما ترد شکل‌پذیری فرض آئین‌نامه محقق نخواهد شد.
کنترل توالی خرابی در تحلیل‌های غیرخطی، مستلزم معرفی تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو و تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل به نرم افزار است. به صورت خلاصه به تلاش‌های کنترل شونده توسط نیرو تلاش‌های FC، و به تلاش‌های کنترل شونده توسط تغییرشکل، تلاش‌های DC گفته می‌شود. تلاش‌های FC تلاش‌هایی هستند که این تلاش‌ها نبایستی به حد مقاومتی خودشان برسند چون رسیدن به حد مقاومتی در این تلاش‌ها باعث عدم تحقق شکل‌پذیری فرض طراحی می‌شود. به عنوان مثال رفتار برشی در مصالح فولادی کاملاً شکلپذیر می‌باشد حال اگر این المان فولادی به عنوان تیر پیوند استفاده شود تلاش برشی در این المان DC خواهد بود ولی اگر از آن المان به عنوان ستون فولادی استفاده شود در این صورت تلاش برشی ستون فولادی FC خواهد بود. در هر دو المان لینک تیر پوند و ستون فولادی از یک مصالح فولادی استفاده می‌شود اما در ستون اجازه جاری شده برشی نبایستی به ستون داده شود. چون جاری شدن برشی ستون های فولادی پایداری جانبی و احتمالا پایداری ثقلی ساختمان را با اختلال مواجه خواهند کرد. همان طور که از این تصویر ملاحظه می‌شود تلاش‌های مختلف در سیستم مهاربندی CBF مشخص شده است. مکانیزم عملکردی سیستم های CBF به نحوی است که در آنها مهاربندها در کشش جاری شده و در فشار دچار کمانش شوند و در این میان ستون‌های کنار مهاربند در رفتار فشاری و برشی کماکان در حوزه رفتاری ارتجاعی قرار داشته باشند. اگر سیستم CBF به عنوان مهاربندی شورون استفاده شود در این صورت تیر درهانه مهاربند شورون که متحمل نیروهای نامتعادل شوند مهاربندها می‌شود بایستی در برابر این نیروهای عظیم حتما خطی بماند، مبحث دهم مقررات ملی و استاندارد ASCE41 با علم به این رفتار، در طراحی لرزه‌ای تجویزی خود تمام ضوابط برای رعایت نکات مذکور را دیکته می‌کند.
مکانیزم عملکردی یک قاب یک طبقه یک دهانه با مهاربند شورون هشتی
تعیین نوع تلاش از دیدگاه کنترل شونده توسط نیرو یا کنترل شونده توسط تغییرشکل
آیا بزرگتر بودن ضریب رفتار به معنی بیشتر بودن توان اتلاف نرژی است؟
ضریب رفتار چیست؟ (ضریب رفتار در طراحی براساس عملکرد)
مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم مهاربندی CBF
مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم دیواربرشی
مکانیزم اتلاف انرژی در سیستم قاب خمشی فولادی
الزامات طرح لرزه‌ای مهاربندهای EBF
این مطالب بخش‌هایی از دوره جامع طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای می‌باشد. در این دوره به صورت کامل به بررسی این مفهوم پرداخته می‌شود. همانطور که در جدول عکس مربوط به این مقاله نشان داده شده است کنترل این ضابطه برای طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای با یکدیگر متفاوت می‌باشد. پیوست دوم استاندارد 2800 که ضوابط طراحی براساس عملکردی را مطرح می‌کند برای به دست آوردن ظرفیت کاهش نیروی زلزله به دلیل شکل‌پذیری از ضریب رفتار سازه استفاده می‌کند در حالی که استاندارد ASCE41 و نشریه 360 این پارامتر را از منحنی ظرفیت سازه به دست می‌آورند.
دوره جامع طراحی عملکردی و بهسازی لرزه‌ای براساس هر دو نرم افزار Sap2000 , Etabs آموزش داده می‌شود. در این دوره طراحی عملکردی براساس پیوست دوم استاندارد 2800 و بهسازی لرزه‌ای براساس نشریه 360 و ASCE41 انجام می‌شود. جزوه کامل کل دوره بالغ بر 1300 اسلاید در اختیار شرکت کنندگان دوره قرار داده می‌شود. در این دوره پروژه‌های کامل قاب خمشی بتنی، دیوار برشی بتنی، قاب خمشی فولادی و انواع مهاربندهای CBF و EBF به صورت گام به گام آموزش داده می‌شود.
Leave a comment