بهسازی لرزه ای قاب های فولادی با سیستم مهاربندی فراطبقه ای

طراحی و بهسازی لرزه ای بر اساس سطوح عملکردی مورد انتظار سازه سال هاست که مورد توجه مهندسان قرار گرفته است. امروزه روش ها و راهکارهای گوناگونی برای بهسازی لرزه ای قاب های فولادی ایجاد شده است. اما هر یک از این روش ها مشکلاتی در زمینه طراحی و اجرا دارند و همچنین از نظر هزینه و زمان مقرون به صرفه نیستند. تکنیک مقاوم سازی لرزه ای قاب خمشی فولادی با استفاده از مهاربندی فراطبقه ای به جهت سهولت اجرایی و هزینه کمتر این سیستم نسبت به روش های رایج، مدتی است در ساختمان- های بلند که با استفاده از سیستم قاب صلب طراحی شده اند و با توجه به آیین نامه های جدید لرزه ای، نیاز به بهسازی دارند، مورد استفاده قرار گرفته است. در این سیستم، سختی جانبی سازه در بیرونی ترین قاب ها با مهاربندی کردن کلی چند طبقه و چند دهانه به شکل یکپارچه، افزایش می یابد و در نتیجه بر سختی کلی سازه نیز افزوده می شود. در این حالت بار ستون های میانی تحت اثر بار جانبی کم شده و عمده بار جانبی از مهاربندی به پی انتقال می یابد. در نتیجه نیازی به تقویت ستون ها نمی باشد و عمده بهسازی از طریق مهاربندی کلی خارجی انجام می شود. در این تحقیق 8 قاب خمشی فولادی با سیستم مهاربندی فراطبقه ای در مدل های 5 ،7 ،9 ،12 ،15 ،20، 25 و 30 طبقه مورد بهسازی لرزه ای قرار گرفته اند. قاب های مذکور بر اساس ضوابط ویرایش دوم استاندارد 2800 طراحی شده اند. پس از طراحی نیاز آنها به بهسازی بررسی شده است و با توجه به ضوابط آیین نامه های تدوین شده جهت بهسازی لرزه ای در داخل و خارج ، بر اساس سطح عملکرد مورد انتظار بهسازی لرزه ای شده اند. جهت افزایش مقاومت قاب مورد بهسازی از روش یکپارچه سازی قاب فولادی بوسیله مهاربندی فراطبقه ای استفاده شده است. این کار علاوه بر کاهش مصرف فولاد و سهولت اجرا، جنبه های معماری قابل توجه و زیبایی خاصی نیز دارد و به لحاظ سازه ای منجر به کاهش آسیب دیدگی ناشی از زمین لرزه های بزرگ می گردد. این سیستم بهسازی در زمین لرزه های شدید به عنوان فیوز برشی مانع تشکیل مفاصل غیر ارتجاعی در تیرها و ستون ها می شود. پس از بهسازی مدل ها تغییرات در پاسخ های سازه ی بهسازی شده از جمله دریفت نسبی و پاسخ تاریخچه زمانی تغییر مکان بام نسبت به قبل از بهسازی، تحت چهار شتاب نگاشت زلزله های بم ، طبس ، کوبه و السنترو مقایسه و ارزیابی شده است. همچنین پاسخ های حاصل شده از شتاب نگاشت مقیاس شده زلزله های مذکور با شتاب نگاشت طراحی ویرایش سوم استاندارد 2800 مقایسه شده است. از بررسی های انجام شده در این تحقیق مشخص گردید در سازه های کوتاه مرتبه بهسازی شده نیاز دریفت طبقات تا 25% کاهش پیدا کرده است. سازه های میان مرتبه و بلند مرتبه پس از بهسازی با کاهش میانگین 38% دریفت همراه بوده اند. با توجه به نتایج حاصل شده، سازه های بهسازی شده میان مرتبه و بلند مرتبه پس از وارد شدن در محدوده تغییر شکل های غیر ارتجاعی، فقط در اعضای مهاربندی دچار مفصل پلاستیک می شوند و مفاصل پلاستیک تیر و ستون با این روش به اعضای مهاربندی منتقل می شود و این خود مشکلات بازسازی پس از وقوع زلزله را کاهش می دهد.