نشریه سازه و فولاد
سال یازدهم شماره 21 (بهار و تابستان 1396)

در این پژوهش بکارگیری سیستم فیوز در قاب های فولادی با مهاربند هم محور برای مقابله با بارهای لرزه ای و افزایش شکل پذیری و تاثیر آن بر تغییرات برش پایه مورد بررسی قرار گرفته است. در سازه های معمول اتصالات برای مقابله با بارهای جانبی و ارضا شدن ضوابط آیین نامه ای نیاز به مقاوم سازی دارند اما در سازه دارای فیوز نیازی به مقاوم سازی اتصال نیست. در این تحقیق دو نمونه فیوز استفاده شده است. فیوز اول با کاهش سطح مقطع مهاربند قوطی شکل در نواحی خاص ایجاد شده است. این نوع فیوز در قابهای سه و هفت طبقه با دهانه های مختلف بکار رفته است. فیوز دوم با کاهش سطح مقطع نبشی در مهاربند ضربدری در قاب های فولادی دو تا نه طبقه قرار گرفته است. فیوزها طوری طراحی شده اند که ظرفیت کششی مهاربند از ظرفیت اتصال کمتر باشد. برای ارزیابی عملکرد سیستم در حالت اول، مقاطع قوطی شکل به عنوان مهاربندهای قطری در طبقات با ارتفاع 3 متر و طول دهانه 4 متر و قاب با تعداد طبقات 3 و 7 قرار گرفته است. در حالت دوم مقطع نبشی به عنوان مهاربند هم محور در قاب دو تا نه طبقه و ارتفاع طبقه 1.75 متر قرار گرفته و عملکرد قاب ها تحت بارهای جانبی بررسی شده است. پژوهش با شبیه سازی کامپیوتری با نرم افزارهایEtabs ، Abaqus انجام شده است. نتایج نشان می دهد که قاب مهاربندی شده با فیوز، انر‍‍‍‍ژی وارده به سازه ناشی از بارهای لرزه ای را به خوبی مستهلک می کند و فیوز بکار گرفته شده شکل پذیری سازه را افزایش می دهد. عملکرد قاب با مهاربند با فیوز به گونه ای است که با تشکیل مفصل های پلاستیک در فیوزها از جاری شدن اتصال ها جلوگیری می شود، بدون آنکه اتصال نیاز به مقاوم سازی داشته باشد. با عملکرد مناسب فیوزها مقادیر نیروهای انتقالی به اعضای اصلی سازه و نهایتا مقدار برش پایه سازه نیز کاهش پیدا می کند که نشانه بارز عملکرد مطلوب سیستم و ارجحیت این سیستم سازه ای است.

عامل های گوناگونی در تحلیل و طرح قاب های فولادی وجود دارند که تصادفی پنداشتن هر یک از آن ها می تواند اثر قابل توجهی در ایمنی سازه داشته باشد. در این میان، سختی نخستین پیوند تیر به ستون، می تواند به عنوان یکی از این عامل ها پنداشته شود. بر این پایه، در این مقاله، اثر عدم قطعیت در سختی نخستین پیوندهای BUEEP، WFP و BSEEP، از میان پیوندهای سخت (اتصالات گیردار) از پیش تاییدشده آیین نامه فولاد ایران، بر جابه جایی نسبی یک قاب فولادی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در آغاز، سختی نخستین پیوندها با روش مکانیکی آیین نامه اروپایی (EC3) و راهکار عددی جز ءهای محدود بر پایه نرم افزار تجاری آباکوس (ABAQUS) الگوسازی می شود. با سنجش پاسخ های دو روش با یافته های آزمایشگاهی، سختی به دست آمده از راهکار جزءهای محدود به عنوان سختی های مناسب تر اختیار می گردند. در ادامه، برای انجام تحلیل احتمالاتی، روش شبیه سازی مونت کارلو به کار می رود. باید افزود، برای سختی هر یک از پیوندها، توزیع های یکنواخت، نرمال و لگ نرمال با ضریب های پراکندگی 5 تا 20 درصد در نظر گرفته می شود و جابه جایی نسبی قاب برای هزار نمونه شبیه سازی در دسترس قرار می گیرد. پاسخ هایی که مقدار آن ها از جابه جایی نسبی مجاز آیین نامه بیشتر باشد، بیانگر شمار شکست در سازه است. بر این پایه، سازه 72000 مرتبه تحلیل می گردد و به ارزیابی احتمال شکست آن پرداخته خواهد شد. در ادامه، قابلیت اعتماد قاب از نمودارهای تابع توزیع تجمعی پاسخ ها (CDF)، به دست می آید. همچنین، یک ضریب کاهنده برای دستیابی به قابلیت اعتماد 100 درصد و هماهنگی تغییرمکان جانبی قاب با مقدار مجاز آیین نامه ایران در دسترس قرار می گیرد.

نوع جدیدی از دیوارهای برشی فولادی که دیوار برشی فولادی نیمه مقید نامیده می شود برخلاف دیوار برشی فولادی سنتی که ورق فولادی به ستون های اصلی سازه متصل است، ورق فولادی به ستون های فرعی که وظیفه تحمل نیروهای پس کمانش ورق را دارند متصل می شود. برای بهبود عملکرد دیوار برشی فولادی نیمه مقید می توان از الیاف پلیمری استفاده کرد. این مقاله تاثیر تنش تسلیم و ضخامت ورق و همچنین ضخامت و جهت قرارگیری الیاف بر دیوار برشی فولادی نیمه مقید تقویت شده با الیاف پلیمری از جنس شیشه (GFRP) را مورد بررسی قرار می دهد. نتایج نشان می دهد استفاده از ورق با تنش تسلیم پایین در سیستم دیوار برشی فولادی نیمه مقید تقویت شده با الیاف، رفتار سیستم را بهبود بخشیده و جذب انرژی و شکل پذیری را افزایش می دهد. بعلاوه افزایش ضخامت ورق سختی داخلی را افزایش داده و در افزایش مقاومت نهایی نسبت به افزایش تنش تسلیم موثرتر است همچنین پارامترهای لرزه ای سیستم پیشنهاد شده با افزایش ضخامت الیاف، تا حد بهینه افزایش می یابند.

سیستم دیوار برشی فولادی در دهه های اخیر مورد توجه محققان و مهندسان قرار گرفته است. طراحی دیوارهای برشی فولادی معمولا با اختصاص کل برش طبقه به ورق ها و طراحی قاب های پیرامونی برای تمام نیروی انتقال یافته از ورق ها به قاب های پیرامونی انجام می گیرد و از مشارکت قاب ها در تحمل برش طبقه صرفنظر می گردد. در این تحقیق ابتدا یک روش طراحی مبتنی بر ظرفیت دیوارهای فولادی و قاب های پیرامونی براساس ظرفیت مورد نیاز برشی در طبقات ساختمان ارائه شده است. سپس دیوارهای فولادی با توجه به منحنی های اندرکنش قاب-ورق (PFI) برای درصدهای مختلفی از برش طبقات طراحی و پارامترهای لرزه ای آنها با استفاده از مدلسازی عددی و نرم افزاری با یکدیگر مقایسه گردیده اند. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که استفاده از روش های رایج طراحی و اختصاص کل برش طبقه به دیوار فولادی و صرفنظر از ظرفیت قاب پیرامونی می تواند منجر به طراحی دست بالا برای سیستم گردد. در حالیکه اگر طرح لرزه ای این سیستم با در نظر گرفتن مجموع ظرفیت ورق فولادی و قاب پیرامونی انجام گردد طراحی سیستم به مراتب مهندسی تر و اقتصادی تر می گردد.

روش های کنترل سازه به دنبال کاهش پاسخ سازه و ارتقا رفتار دینامیک سازه تحت اثر بارهای جانبی مثل باد و زلزله می باشد. روش های کنترلی را می توان به سه دسته کلی غیر فعال، فعال و نیمه فعال تقسیم نمود. کنترل نیمه فعال علاوه بر قابلیت سازگاری کنترل فعال، قابلیت اطمینان کنترل غیر فعال را دارا می باشد. در کنترل نیمه فعال به یک منبع انرژی کوچک خارجی نیاز است که این امر در زلزله ها به علت احتمال قطع شدن برق امکان استفاده از آن را فراهم می نماید.
میراگر های مایع یک میراگر ارزان از نظر نصب و ساخت بوده و هزینه نگهداری پایینی دارد در عین حال امکان استفاده از آن به عنوان مخزن آب از ویژگی های دیگر این نوع میراگر ها می باشد. میراگر مورد استفاده دارای 4 پره در دو ردیف بوده که امکان چرخش آن در حین تحریک فراهم می باشد. برای طراحی الگوریتم کنترلی از روش کنترل بهینه خطی استفاده شده و تاخیر زمانی نیز در الگوریتم کنترلی لحاظ گردیده است. در این مطالعه از 4 رکورد زلزله حوزه نزدیک و 4 رکورد حوزه دور استفاده شده تا بتوان اثر چرخش پره ها را بررسی نمود. نتایج این مطالعه نشان می دهد که میراگر مایع با پره قابل تنظیم در کنترل نیمه فعال باعث بهبود رفتار سازه نسبت به کنترل غیرفعال می گردد. همچنین بازدهی میراگر در زلزله های حوزه نزدیک بهتر از زلزله های حوزه دور می باشد.

یکی از سیستم های ساختمانی که در سالیان اخیر توسعه مناسبی در سطح جهانی داشته است، سیستم ساختمانی قاب فولادی سبک سرد نورد شده (CFS) یا (LSF) می باشد. قابلیت ساخت این سیستم به صورت پیش ساخته و صنعتی و همچنین میل به توسعه صنعتی سازی ساختمان در کشور، باعث شده است که سیستم ساختمانی مذکور گزینه ای قابل اعتنا در صنعت ساختمان سازی کشور شود. دیوارهای برشی فولادی سرد نورد شده (CFS) با پوشش فولادی، یکی از سیستم های باربر جانبی در این نوع سیستم ساختمانی می باشد. در این مقاله رفتار دیوارهای برشی CFS با پوشش فولادی تحت بارگذاری جانبی چرخه ای به صورت آزمایشگاهی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. تاثیر ضخامت پوشش فولادی و یکطرفه یا دو طرفه بودن پوشش فولادی در رفتار جانبی دیوارهای برشی CFS مورد بررسی قرار گرفته و مودهای خرابی حاصل از نتایج آزمایشات و مقاومت برشی نمونه های آزمایشی به تفصیل شرح داده شده است.