جهت مدل‌سازی BRBها در پژوهشهای پیشین از مدل‌های متنوعی استفاده شد من‌جمله: مدل‌های الاستیک کاملا پلاستیک، مدل‌های دوخطی و مدلهایی با گذار نرم بین پاسخ الاستیک و غیرالاستیک. همچنین مدل بوک-ون میتواند سختسازی سینماتیک را مدل‌سازی کند، در حالی که مدل‌های مصالح بوک-ون و گیوفرمِنِگوتو-پینتو میتوانند اثر هیبریدی سختشدگی سینماتیک و ایزوتروپیک را مدل‌سازی کنند. لازم به ذکر است که دومی در نرمافزار Opensees دانشگاه برکلی در قالب مدل مصالح «Steel02» پیاده سازی شده است. در پژوهشی از سوی ترمبلی و همکاران پاسخ عددی به BRBF با یک مدل دوخطی با پاسخ ایشان به کمک فرمولبندی رَمبرگ-اوزگود مقایسه شد. مشاهده شد استفاده از یک مدل دوخطی برای پاسخ هیسترتیک BRBها منجر به به دست کم گرفتن (تخمین دست پایین) تغییرشکل BRB و تقاضای کرنش میشود.
علیرغم این مشاهدات، مدل‌های ساده سازی شده اغلب در کاربردهای مهندسی جهت مدل‌سازی رفتار هیسترتیک اعضای پخشکنندهی انرژی استفاده میشود. با این حال، سوالاتی در خصوص دقت ابزارهای مدل‌سازی کنونی و رویکردهای متداول اتخاذ شده توسط صنایع برای تحلیلهای تاریخچهی زمانی غیرخطی و اثر آن بر کارایی و ارزیابی ریسک سازه‌ها مطرح است. اخیراً هیئت فناوری کاربردی (ATC) پروژهی جدیدی را برای پاسخگویی به این سوالات آغاز کرده است. یکی از جنبههای مورد پژوهش در این مقاله آن است که آیا مدل‌های عددی سادهسازی شده جهت یافتن پاسخ اعضای غیرخطی کافی هستند یا خیر.
پژوهش حاضر بخشی از یک برنامهی آزمایشی بزرگتر است که قصد دارد مدل‌های سادهسازی شده و پیشرفته در سیستمهای مختلف را از طریق مقایسه با مدل‌های عددی و نتایج آزمونهای بنچمارک دقیقاً برنامهریزی شده، ارزیابی کند. پژوهش حاضر نتایج تجربی مشروحی از دو دسته شبیه‌سازی شبه دینامیک هیبریدی تک عضوی و سه عضوی روی یک BRBF پنج-طبقهی مرجع به عنوان نمایندهی سیستمی با پاسخ تسلیمی پایدار ارائه میدهد. نتایج بر حسب پارامترهای پاسخ مختلف ارائه شدهاند و میتوانند به عنوان نتایج آزمایش بنچمارک بکار روند. این پژوهش همچنین مقایسهای بین نتایج آزمایش تک‌عضوی و سهعضوی ارائه داده است تا نمایندهی ارزش افزودهی بدست آمده از افزایش تعداد زیرساختهای فیزیکی در شبیه‌سازی هیبریدی باشد. با استفاده از نتایج تجربی، این پژوهش همچنین دقت مدل‌های در دسترس را در سیستمهایی با پاسخ هیسترتیک تسلیمی پایدار بررسی کرده است. استفاده از مدل‌های مصالح «Steel01» (دو-خطی) و «Steel02» (گیوفر-مِنِگوتو-پینتو) مد نظر قرار گرفته و پیامدهای استفاده از هر یک از مدلها مورد بحث قرار گرفته است. این پژوهش در صدد است دقت هر مدل را بر حسب پارامترهای پاسخ محلی و فراگیر بررسی کند. اثر این فرضیات مدل‌سازی بر حسب سطح خطا برای پارامترهای پاسخ گوناگون اندازهگیری شده است. علاوه بر آن پیامدهای مدل‌سازی اعضای سازهای ثانویه مانند اتصالات و اثر آنها بر پاسخ فراگیر نیز مطالعه شده است. در نهایت محدودیتهای مدل‌های عددی متداول شناسایی شدهاند تا زیربنایی برای مطالعات آینده فراهم شود و در مدل‌های عددی مقداری بهبود حاصل گردد.
سازه‌ی مرجع و لرزه‌خیزی (طراحی سازه‌ی مرجع)
در پژوهش حاضر، BRBF مورد نظر، یک ساختمان دفاتر رسمی با قاب فلزی از نوع SFRS است که در یک زمین درجه C در قسمت مرکزی شهر لس‌آنجلس واقع شده است. این BRBF بر اساس آیین‌نامه‌های مربوطه طراحی شده است. جزئیات پلان ساختمان در شکل ۱ آمده است. همان طور که در این شکل دیده میشود، SFRS از دو قاب BRB در جهت شمال-جنوب تشکیل شده است. SRFSها در جهت عمودی از قاب‌های سه دهانهی مقاوم به خمش تشکیل شدهاند. هر BRBF در پیرامون شامل دو دهانه با BRBهایی با پیکربندی زیگ‌زاگ است. با استفاده از تحلیل طیف پاسخ، مساحت هستههای BRB برای سه طبقهی پایین ۱۲۴۳ و برای دو طبقهی بالا 828 میلیمتر مربع انتخاب شد. مصالح فولادی هستهی BRB مطابق با مهاربندهای تسلیمشوندهی تنظیم‌پذیر (AYBها) انتخاب شدند و تیرها، ستونها و اتصالات گاست پلیت‌ها بر حسب ظرفیت محتمل هستههای BRB، با ظرفیت ایمن طراحی شدند. همچنین ستونهای BRBF زیر و بالای سطح Splice به ترتیب در ابعاد ۱۰۱×۲۵۰W و ۵۹×۲۰۰W انتخاب شدند و سیستمهای کف از عرشههای فولادی راهراه با روکش بتن تشکیل شده و به مفاصلی تکیه کردهاند که میتوانند تحت عنوان «دیافراگم‌های صلب» دسته‌بندی شوند. ستونهای ثقلی در ابعاد ۶۷×۳۱۰W و ۴۲×۲۰۰W در زیر و بالای اتصال انتخاب شدند و همهی ستونها با مقاطعی در ابعاد ۳۳×۳۱۰W طراحی شدند. اولین و دومین تناوبهای مودال ساختمان در جهت شمال-جنوب به ترتیب 1.2 و 0.44 ثانیهای هستند. برش مبنای طرح کلی در این جهت kN۱۵۰۰ تعیین شد.
جهت مطالعه مقاله مروری بر کاربرد مهاربندهای کمانش تاب در طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله (پارت اول) کلیک کنید.
فرضیات مرتبط با پارت اول و دوم مقاله
اتصالات BRBF و اعضای BRBF، از جمله پوشش BRB و بخش‌های غیرتسلیمشوندهی هستهی BRB طراحی شد و دیتیل آنها ارائه گردید. طول هستهی BRB نصف طول کلی BRB میان نقاط کاری در نظر گرفته شد. اعضای غیر تسلیم شوندهی BRBها با استفاده از قسمتهای صلیبشکل طراحی شدند. ظرفیت اتصالات گاست پلیت‌ها بر اساس عرض موثر ویت‌مور و طول ثورنتون طراحی شد. شکل ۱ تشریحی از اتصالات تیر، ستون و مهاربند را نشان میدهد که در BRBF استفاده شدهاند. همان طور که در شکل دیده میشود یک صفحهی سخت کننده وسط گاست پلیت استفاده شد تا اتصال پیچی بین مقطع صلیبیشکل و گاست پلیت را توسط چهار زاویه تقویت کند. تیر کف پیوستگی خود را زیر گاست پلیت‌ها حفظ میکند و به گونه‌ای طراحی شده است که روی تیر کف، به انتهای فلنج ستون، در محل مهاربندها جوشکاری لبهای (شاپ) شود. سر دیگر تیرهای کف چنان طراحی شده که بتواند با زوایای shear tab به فلنجهای ستونها متصل شود.
در پارت سوم مقاله خلاصه نتایج حاصل از آن بررسی خواهد شد.
شرکت پویا تدبیر ویرا (ویرابریس) با سابقه سال ها فعالیت در زمینه طراحی، تولید، تأمین و ترویج فناوری‌های نوین لرزه‌ای از جمله جداسازها و میراگرهای لرزه‌ای و با در نظر گرفتن نیاز مبرم صنعت ساخت و ساز کشور به فناوری‌های نوین حفاظت سازه‌ها در برابر زمین لرزه، از اواخر سال 1390 موضوع بومی‌سازی و تولید داخلی تجهیزات کنترل ارتعاشات لرزه‌ای را در دستور کار خود، قرار داده است.
جهت مطالعه مقاله قاب‌های مجهز به مهاربند کمانش تاب هیبریدی (ترکیبی) -پارت اول کلیک کنید.
ثبت ديدگاه