رفتار تیر پیوند قائم برشی در ساختمانهای فولادی

"یکی ازمؤثرترین و پربازده‌ترین روشهای کنترل غیرفعال سیستم تیر پیوند قائم، یا پانل برشی است که قطعات پانل برشی، بین گره رأس دو مهاربند شورن و بال پایینی تیر کف بالا نصب می شوند. طراحی این سیستم به گونه‌ای صورت می گیرد که ابتدا قطعات پانل برشی جاری می‌شوند و بدین ترتیب، انرژی زلزله رامستهلک می‌نمایند و سایرعناصرسازه الاستیک باقی می‌مانند. برخلاف مهاربندهای واگرا،EBF ، این قطعات درداخل سازه قرار ندارند. لذا بهسازی به سادگی صورت می‌گیرد و پس از زلزله به راحتی و با هزینه کم قابل تعویض هستند. هدف از این تحقیق، بررسی عددی و آزمایشگاهی کاربرد پانل برشی برای کنترل غیرفعال ساختمانهای فولادی متعارف می‌باشد. ابتدا با کمک مدلسازی و مطالعه عددی غیرخطی، تأثیر طول و عمق تیر پیوند، سخت‌کننده‌ها و مشخصات تیر کف و نحوه اتصال آن به ستونها در رفتار جانبی قاب فولادی بررسی شده و پنج نمونه پانل برشی بر اساس نتایج حاصل و آیین‌نامه‌های مربوط طراحی گردید. جهت تأیید نتایج عددی، پنج آزمایش بر روی نمونه قابهای فولادی یک طبقه یک دهانه متشکل از پانلهای برشی با طول و مقاطع مختلف در سیستم مهاربندی آنها صورت گرفت. نتایج آزمایش بیانگر عملکرد مناسب این قطعات بودند. در تمام نمونه‌ها زاویه چرخش برش جان پانل برشی پیش از گسیختگی به 128/0 تا 156/0رادیان رسید. تمام نمونه‌ها پانل‌های برشی رفتار هیسترتیک چاق و پایداری داشتند و هیچگونه جمع‌شدگی در آنها مشاهده نشد. ضمن اینکه سایر عناصر قاب، مانند تیر، ستون و مهاربند الاستیک باقی ماندند. متوسط نسبت میرایی ویسکوز معادل در چرخه‌های ارتجاعی به 7/26 تا 6/30 درصد رسید. در تمام نمونه‌های دارای سخت‌کننده (به جز نمونه اول که دچار مشکل شد) شکل‌پذیری حدود 0/7 به دست آمد( بین 9/6 تا 2/7). با استفاده از پانل برشی ضریب رفتار نمونه‌ها بین 15/7 تا 65/10 محاسبه شد که ضریب رفتار 15/7 مربوط به نمونه اول می‌باشد. ضریب رفتار سایر نمونه‌ها بین 97/8 تا 65/10به دست آمد که از پراکندگی کمتر و سازگاری بیشتری نیز برخوردار می‌باشند. دو نمونه آزمایشگاهی قاب بادبندی زانویی نیز در ادامه کار تحقیق آزمایش شد که شکل‌پذیری قاب به 4/5، زاویه تغییرشکل برشی جان به 086/0 و متوسط میرایی ویسکوز معادل در آنها به 8/16 تا 6/18 رسید. به طور کلی عملکرد پانلهای برشی و تا حدی سیستم زانویی در استهلاک انرژی و افزایش شکل‌پذیری در قابهای آزمایش شده مناسب بوده است. با استفاده ازسیستم پانل برشی، عملکرد لرزه‌ای دو قاب دو بعدی پنج دهانه، پنج و هشت طبقه با کمک نرم افزار SeismoStruct، بهبود یافت. بر اثر استفاده از این سیستم، برش پایه 38 تا 80 درصد، تغییرمکان حداکثر بام 14 تا 48 درصد، حداکثر شتاب طبقات 35 تا 67 درصد کاهش یافت. جابجایی نسبی بین طبقات عمدتاً کاهش یافت و یکنواخت‌تر گردید. البته در تمام موارد، تاثیر استفاده از پانلهای برشی در سازه پنج طبقه به مراتب بهتر از تأثیر آن در سازه هشت طبقه بود. درحقیقت با استفاده از این سیستم، علاوه بر افزایش شکل‌پذیری سازه‌ها، باکاهش نیاز لرزه‌ای، تغییر مکان بام و همچنین جابجایی نسبی طبقات کاهش پیدا کردند. درمجموع، استفاده از پانلهای برشی به عنوان روشی کارآمد برای طراحی سازه‌های فولادی مقاوم و همچنین بهسازی و بهسازی لرزه‌ای ساختمانهای فولادی موجود در ایران که دارای حداقل مقاومت لازم باشند، توصیه می‌شود و باید هر چه سریعتر در آیین‌نامه‌های معمول طراحی ساختمانهای فولادی در کشور ترویج شود. "