فاکتور رفتاری برای طراحی لرزه ای قاب های فلزی فولادی مقاوم
چکیده
دستورالعمل های لرزه ای موجود با استفاده از مفهوم برشی پایه بر اساس طراحی نیرو یا طراحی ظرفیت شکل گرفته است.(طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
مهمترین پارامتر در این روش، رفتار فاکتور q است، که براساس حداکثر ظرفیت ساختار برای اتلاف انرژی در طی تغییر شکل پلاستیک به معیار حالت حدود است.
در این مقاله ، روشهای موجود برای تعیین ضریب رفتار فریم های فلزی مقاوم به لحظه برای هر دو حالت عادی و نامنظم در فریم های فولادی مقاوم به لحظه چند طبقه به طور منظم و نامنظم بررسی شده است.
همچنین می توان از طیف های طراحی استفاده کرد – که نشان دهنده شکل کمتری از طیف شتاب کشسان است – تقریباً تخمین پاسخ سیستم های MDOF غیر الکتریکی را نشان می دهد.
مقدمه
محدودیت اصلی رویکرد طراحی قبلی نیرو محور این است که نمی توان عملکرد را پیش بینی کرد چرا که رفتار لرزه ای سازه با پدیده هایی کنترل می شود که به طور کافی در فرایند طراحی ساده در نظر گرفته نمی شوند.(طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
در حقیقت ، در طول بروز یک حرکت زمین لرزه می توان قاب های مقاوم به لحظه فولادی را وارد ناحیه ی رفتار غیر خطی کرد.
علی رغم این، تحلیل پویا غیرخطی به یکپارچه سازی گام به گام نیازمند است، که زمان زیادی می طلبد.
به عنوان یک نتیجه، دستورالعمل های طراحی فعلی، نیروی طراحی مورد استفاده را برای تحلیل کشسانی سازه ها از طیف هایی مبتنی بر رفتار خطی با استفاده از یک فاکتور رفتاری که تقریباً برای اثرات غیرخطی گزارش می گردد، محاسبه می کنند.
مؤلفه وابسته به استحکام q به روش طراحی متصل است و عموماً با روشهای غیراستاتیک و پویا تخمین زده می شود.
این فاکتور در دستورالعملهای اروپا فاکتور رفتاری (2004) و فاکتور اصلاح پاسخ (R) و در قوانین آمریکایی به فاکتور رفتاری (q-Factor) گفته می شود (دستورالعمل ساختمان یکسان (1997) ، مقررات NEHRP (2003)). در دستورالعمل های SEOAC (1999) R “فاکتور کیفیت ساختاری” یا “عامل عملکرد سیستم” نامیده می شود.
تفاوتهای قابل توجهی در مقادیر عددی عوامل رفتاری مشخص شده در دستورالعمل های مختلف برای همان نوع ساختار ممکن است یافت شود.(طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
این اختلافات نیز از فاکتورهای ایمنی جزئی متفاوت به کار گرفته در هر دستورالعمل برای مقاومت در برابر مواد و بارهای اعمال شده ناشی می شود.
تعریف دستورالعمل یورو 8 (2004) از فاکتور رفتار سازه های فلزی صریحاً اثرات انعطاف پذیری و افزونگی و تأثیر مقاومت مازاد جزئی را نشان می دهد.
عوامل کاهش نیرو برای طراحی لرزه ای
اگرچه طیفهای غیراستاتیک به شدت در مورد رفتارهای غیرعادی سیستمهایی با درجه یک آزادی (SDOF) کاربرد دارد ، این طیف ها معمولاً با دقت مناسبی در ساختارهای چند درجه ای آزادی (MDOF) به کار می روند.
به عبارت دیگر، بیشتر دستورالعملهای لرزه ای از مفهوم طیف پاسخ طراحی استفاده می کنند که با تقسیم طیف پاسخ کشسان از طریق یک عامل کاهش تعریف شده است.
در مجموع مؤلفه وابسته به انعطاف پذیری این فاکتور رفتاری بر اساس طیفهای غیر متناظر مربوطه تخمین زده می شود. مؤلفه مربوط به استحکام q به روش طراحی وابسته است و عموماً با روشهای غیراستاتیک و پویا برآورد می شود.
ATC-63 (2008) عامل دیگری در رابطه با افزونگی سازه را بطور جداگانه معرفی می کند که جدا کردن آن از ضریب مقاومت مازاد است.
مقررات NEHRP یک تغییر پاسخ تجربی (عامل R) را تعریف می کند تا میرایی وانعطاف پذیری ذاتی یک سیستم ساختاری در یک جابجایی به اندازه کافی بزرگ که بتواند به حداکثر جابجایی های سیستم نزدیک شود، را گزارش کند.(طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
روش های فاکتور رفتاری
در طراحی لرزه ای نیرو محور، نیرویی از طیف ها بر اساس رفتار خطی و با استفاده از یک عامل کاهش که سیستم خطی را به یک معادل اصلاح می کند گرفته شده است و تقریباً برای اثرات غیرخطی حساب می شود.
نتیجه
در این مقاله، فاکتور رفتاری پاسخ پویای غیرخطی واقعی به پاسخ طراحی خطی ساده شده ی قاب های فولادی لحظه ای، مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج به دست آمده نشان می دهند که عامل کاهش مقاومت مازاد توصیه شده توسط EC8 و دستورالعمل ایتالیایی فریم های چند طبقه ی چند دهانه پایدار است.
برعکس فاکتور اصلاح رفتار ساختاری و در نتیجه آن، فاکتور رفتاری ارائه شده توسط این دستورالعمل ها، ممکن است پایدار نباشد. (طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
این نتیجه از اینکه تأثیر نیروی محوری است که باعث کاهش ظرفیت لحظه ای پلاستیک ستونهای طبقه اول در فریم های فولادی بلند تر می شود، به دست آمده است.
در این موارد ، خرابی تراکم یک ستون طبقه اول، ظرفیت جابجایی نهایی ساختار را محدود می کند.
براساس این نتایج، یک معیار انعطاف پذیری محلی بر اساس حد نسبت نیروی محوری برای کنترل انعطاف پذیری ستون ها پیشنهاد شده و بنابراین اطمینان حاصل می شود که فاکتور رفتار توصیه شده پایدار است.
به عبارت دیگر ، طیف قابل انعطاف تقریبی برای توضیح اقدامات طراحی سازه ها که انتظار می رود به صورت الاستیک به زلزله طراحی پاسخ دهند ، تعریف شده است.(طراحی لرزه ای قاب های فلزی)
لطفا برای مطالعه بیشتر به سایت فرزدان مراجعه بفرمایید .www.farzdon.ir
SUMMARY
Existing seismic codes are based on force-controlled design or capacity design, using the base shear concept.
The most important parameter in this approach is the behavior q-factor, which is based on the maximum capacity of structure to dissipate energy during the plastic deformations corresponding to ultimate limit state criterion.
In this paper, the existing methods for determining the behavior factor of moment-resisting steel frames are reviewed for both regular and irregular in elevation multi-story moment-resisting steel frames. The effects of stories, spans and regularity in elevation of frames on the behavior factor were considered.