مقایسه عملکرد لرزه‌ای قاب‌های خمشی مختلط (ستون بتنی و تیر فولادی) با قاب‌های خمشی فولادی و بتن‌آرمه در سازه‌های کوتاه، متوسط و بلندمرتبه

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

2 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

3 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران.

doi
10.22065/jsce.2024.413941.3208
چکیده

قاب‌های خمشی تیر فولادی - ستون بتن‌آرمه موسوم به RCS، در سال‌های اخیر به عنوان یک سیستم باربر لرزه‌ای مطرح شده‌اند. مطالعه و بررسی پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه نشان می‌دهد که بررسی رفتار کلی این نوع سیستم بار جانبی در مقایسه با قاب‌های خمشی فولادی و بتنی به صورت جامع و کامل صورت نپذیرفته است. لذا در این پژوهش، قاب‌های خمشی ویژه به صورت مختلط (RCS)، فولادی و بتن مسلح در سه رده ارتفاعی با تعداد طبقات 5، 10 و 20 (که به ترتیب نمایندة سازه‌های کوتاه‌مرتبه، متوسط و بلندمرتبه هستند) و مطابق با آیین‌نامة 22-ASCE7 بارگذاری لرزه‌ای شده و سپس براساس آیین‌نامة 22-AISC360 و 19-ACI318 طراحی و تناسب‌بندی گردیدند. از میان سازه‌های سه‌بعدی طراحی‌شده، قاب‌های دوبعدی استخراج گشته و پس از مدل‌سازی غیرخطی در نرم‌افزار اجزای محدود OpenSees، ابتدا تحلیل‌های غیرخطی استاتیکی به منظور ارزیابی اولیة پاسخ لرزه‌ای در نواحی پس از تسلیم صورت پذیرفت. سپس تحلیل دینامیکی افزاینده برروی تمامی مدل‌ها انجام و با استفاده از منحنی‌های شکنندگی متناظر با فروریزش، وضعیت فروریزش مدل‌ها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج پژوهش نشان داد که در مقایسة کمی سازه های 5 طبقه بین قاب فولادی، RCS و بتنی، در قاب فولادی نسبت حاشیه فرورریزش اصلاح شده تقریباً 1.27برابر قاب RCS و در قاب RCS تقریباً 0.9 برابر قاب بتنی است. همچنین با افزایش تعداد طبقات، رفتار متناظر با فروریزش در قاب‌های RCS مطلوبیت خود را نسبت به قاب‌های بتنی نشان میدهد و در یک شدت زلزلة مشخص، احتمال فروریزش با میزان کمتری در قاب‌های RCS همراه است،به عبارت دیگر نسبت حاشیه فروریزش اصلاح شده در قاب های ده طبقه و بیست طبقه در قاب های RCS نسبت به قاب بتنی به ترتیب در حدود 1.1 و 1.26 برابر می باشد.