بررسی رفتار لرزه ای تیرهای همبند و دیوارهای برشی بتنی همبسته

بهنام عظیمی زرنق

چکیده

امروزه دیوارهای برشی بتنی در اکثر سیستم های سازه ای از اجزاء اصلی سیستم باربر جانبی به شمار می روند. در برخی موارد، طراحان به منظور برآورده ساختن ملزومات معماری از قبیل تعبی? در و پنجره و کریدور مجبور به ایجاد بازشو در این دیوارها هستند، به چنین دیوارهای برشی دارای بازشو اصطلاحاً دیوارهای برشی همبند و به تیر ما بین این دیوارها تیر همبند گفته می شود. با توجه به اینکه تیرهای همبند از دو انتها به دیوارهای برشی متصل هستند، لذا اینگونه تیرها در بارگذاری های جانبی نظیر زلزله تحت اثر تغییرشکل های برشی زیادی شده و طراحی آنها غالباً منتج به درصد بالایی از آرماتورهای طولی و عرضی می گردد. بالا بودن میزان آرماتورهای طولی و عرضی در اینگونه تیرها بعضاً به حدی می باشد که عملاً اجرای آن را غیر ممکن می سازد. ظمناً تحققیقات صورت گرفته در اینگونه سیستم های سازه ای نشان داده است که اینگونه آرماتورگذاری عملاً شکل پذیری مورد انتظار را تامین نمی کند. در حال حاضر مطابق تحقیقات آقای پاولی (pauley ) تعبی? آرماتورهای قطری در تیرهای همبند معمولی ترین راه حل برای اجتناب از تعبی? آرماتورهای عرضی بیشتر و نیز تامین شکل پذیری موردنیاز اینگونه سیستم های سازه ای می باشد. هر چند مطابق تحقیقات آقای پاولی تعبی? آرماتورهای قطری موردنیاز در تیرهای همبند منجر به افزایش شکل پذیری آنها به میزان قابل توجهی می شود، لیکن این بهبود رفتار منوط به اجرای صحیح آرماتورهای قطری با زاوی? تقریباً 45 درجه می باشد که در بسیاری از موارد امکان اجرای آن مهیا نمی باشد. در سال های اخیر با توجه به تغییر مبنای طراحی آیین نامه ها از طراحی به روش مقاومت به طراحی بر اساس سطوح عملکرد، ونیاز طراحان سازه به مجموعه ای از پیشنهادات به منظور بهبود رفتار لرزه ای دیوارهای برشی همبند، محققین را بر آن داشته تا با استفاده ازنتایج به دست امده از تحلیل های غیر خطی، پیشنهاداتی را برای استفاده طراحان در تحلیل های خطی مطرح کنند تا با بکارگیری این پیشنهادات قبل از شروع طراحی رفتار سیستم های همبند قابل پیشبینی و پیشگویی باشد. در همین راستا در پژوهش پیش رو، نگارنده با استفاده از انواع تحلیل های غیر خطی استاتیکی و دینامیکی به ارائه مجموعه پیشنهاداتی پرداخته که استفاده آنها در تحلیل های خطی موجب بهبود رفتار و افزایش شکل پذیری سیستم های همبند و همچنین اقتصادی شدن طرح می گردد. در اولین پیشنهاد، دیوارهای برشی با استفاده از الگوی طرح شطرنجی مشبک شده و نتایج تحلیل و طراحی این دیوارها با دیوارهای برشی بدون الگوی مشبک سازی مقایسه گردیده است همچنین رفتار لرزه ای قاب های دوبعدی شامل دیوارهای برشی دارای بازشو با دیوارهای بدون بازشو مورد مقایسه قرار گرفته، نتایج بدست آمده حاکی از بهبود رفتار و افزایش سطح زیر منحنی ظرفیت و متعاقبا افزایش ضریب رفتار سیستم های همبند دارای الگوی مشبک سازی می باشد. همچنین الگوهای مشبک سازی متفاوتی نیز توسط تحلیل دینامیکی غیر خطی و تحت زلزله السنترو مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده مشخصا بیانگر افزایش و چاق شدگی منحنی هیسترزیس قاب های دو بعدی می باشد. در دومین پیشنهاد ارائه شده ، به میزان حساسیت رفتار سیستم همبند به درجه کوپلگی پرداخته شده است نتایج حاصل از تحلیل های غیر خطی استاتیکی بر روی قاب های دوبعدی شامل دیوارهای برشی همبند نشانگر وجود دامنه مشخصی برای درجه کوپلگی می باشد که در این دامنه از درجه کوپلگی سیستم همبند شکل پذیری بالایی از خود نشان می دهد و ضمنا بزرگترین ضریب رفتار از سیستم همبند بدست می آید. در سومین پیشنهاد ارائه شده در این پژوهش ، مدل های سه بعدی از ساختمان های دارای هسته برشی شامل دیوار همبند مورد بررسی قرار گرفت، و مشخص گردید که صلب فرض کردن دیافراگم های متصل به هسته مقاوم برشی در ساختمان هایی که شامل دیوارهای حائل می باشند موجب طراحی غلط و غیر اقتصادی می گردد. و درصد خطای ایجاد شده در اثر ساده سازی مدلسازی، باعث افزایش ابعاد و سطح تسلیح المان های سازه ای می گردد.

اساتید راهنما و مشاور

اباذر اصغری، امیر حسین گندمی