رفتار لرزه ای ساختمان های بتنی پیش ساخته بلند مرتبه مقاوم به زلزله با دیوار برشی فولادی
چکیده
دیوارهای برشی فولادی از اوایل دهه 1970 تاکنون در بسیاری از سازه های فولادی به عنوان سیستم بابر جانبی مورد استفاده قرار گرفته اند. این سیستم ها در ابتدا معمولا ً به همراه سخت کننده ها و با ضخامت های زیاد به کار گرفته شده اند، ولیکن با گسترش تحقیقات و با روشن شدن برخی ابهامات در رابطه با عملکرد پس کمانشی ورق های فولادی، استفاده از این سیستم ها افزایش چشم گیری در دهه های 1980 و 1990 شاهد بوده است. به طورکلی دیوارهای برشی فولادی سیستم های شکل پذیر با ظرفیت استهلاک انرژی نسبتاً بالا می باشند که به دلیل داشتن مزایایی چون آسان بودن نصب و هزینه های ساخت وساز پایین و نیز سبکی قابل توجه در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی، گسترش قابل توجهی را در سال های اخیر داشته اند. از سوی دیگر بتن پیش ساخته نیز مزایا و معایب خود را دارد، سرعت بالای ساخت وساز، هزینه های اجرا پایین و دقت بالا در نصب از جمله مواردی هستند که باعث مقبولیت بیشتر سیستم های بتنی پیش ساخته در صد سال اخیر شده اند. ولیکن مشکلاتی که در رابطه با اتصالات بتنی پیش ساخته و پایداری این سازه ها در برابر بارهای جانبی وجود دارد، باعث می شود که استفاده از سیستم های بتنی پیش ساخته محدود به مناطق با لرزه خیزی کم و یا متوسط باشد. بدین ترتیب در تحقیق حاضر سعی شده است که با تلفیق دیوارهای برشی فولادی با سیستم های بتنی پیش ساخته به سازه هایی پایدار و مقاوم در برابر بارهای جانبی رسیدکه بسیاری از مزایای ذکر شده برای این دو سیستم را نیز داشته باشند. در این راستا ابتدا مدل های اجزاء محدود و نوارهای معادل از قاب های بتنی پیش ساخته که دارای دیوار برشی فولادی هستند مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفتند و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شدند، اگرچه به دلیل محدودیت های نرم افزاری این امر برای مدل های مرتفع امکان پذیر نبود ولیکن تطابق خوب مشاهده شده میان نتایج حاصله به عنوان مبنای استفاده از روش نوارهای معادل برای مدل های با تعداد طبقات بیشتر قرار گرفت. سپس با تحلیل استاتیکی غیرخطی مدل های نوارهای معادل و با تغییر پارامترهایی چون تعداد طبقات و انواع اتصالات تیر-ستون، عملکرد این سیستم ها تحت بارهای جانبی مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور ضرایب شکل پذیری، اضافه مقاومت و رفتار برای این سیستم ها محاسبه شدند. در نتیجه این بررسی ها مشاهده شد که دیوارهای برشی فولادی سختی و مقاومت نهایی ساختمان های بتنی پیش ساخته را به طور قابل توجهی افزایش می دهند، اگرچه اتصالات تیر-ستون نیمه صلب پیش ساخته می توانند سختی و مقاومت سازه را افزایش دهند ولیکن اثرات آنها بر شکل پذیری سازه ناچیز می باشد و با توچه به هزینه های کمتر استفاده از اتصالات مفصلی، به نظر می رسد که دیوارهای برشی فولادی به تنهایی می توانند سیستم های باربر جانبی مناسبی برای ساختمان های پیش ساخته با اتصالات تیر-ستون مفصلی باشند.