نحوه انجام کنترل های خاص برای قاب های مهاربندی  همگرای ویژه در Etabs

کنترل مهاربندی همگرای ویژه طبق ضوابط مبحث دهم ویرایش ۱۳۹۲ که برگرفته از ضوابط لرزه ای آیین نامه AISC341-2010  می باشد از موارد سخت گیرانه ای است که برای کنترل مقاومت تیرها و خصوصا ستونهای واقع در دهانه مهاربندی همگرای ویژه وضع شده است. مهمترین آن انجام تحلیلی است که در آن فرض می شود نیروی مهاربند های کششی و فشاری به حداکثر نیروی قابل انتظار در آنها رسیده است و باعث ایجاد نیرویی زیاد در ستونهای کنار قاب می گردد. در زیر به این کنترل بطور مفید و مختصر اشاره شده است:

  کنترل مقاومت تیرها و ستونها

طراحی تیرها و ستونها در قابهای مهاربندی شده همگرای ویژه مطابق روند زیر کنترل گردد:

a) فرضیات نیروها

LRFD Provision(حالت حدی) :

The expected brace strength in tension                     T= R_y.F_y.A_g

The expected brace strength in compression            C1=1.14F_cre.A_g=1.14.R_y.P_n

The expected post-buckling strength                         C2=0.3×1.14F_cre.A_g=0.3xC1

ASD Provision(تنش مجاز) :

The expected brace strength in tension                     T= 0.6F_ye.A_g

The expected brace strength in compression            C1=1.14(R_y .F_a).A_g

The expected post-buckling strength                         C2=0.3×1.14(R_y .F_a).A_g=0.3xC1

A_g=سطح مقطع کلی عضو مهاربند

R_y=نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم فولاد

F_y=تنش تسلیم فولاد

تنش فشاری مورد انتظار ناشی از کمانش عضو مهاربند، با این تفاوت که به جای Fy از Ry.Fy استفاده شود= F_cre

F_a=تنش مجاز فشاری عضو مهاربند

F_ye=1.15F_y=تنش تسلیم مورد انتظار فولاد

b) یک save as از فایل طراحی اصلی با نام SCBF Control گرفته شود(جهت انجام کنترل مهاربندی همگرای ویژه)

c) چهار حالت بار زیر از نوع Other ایجاد گردند:

حالات بار مربوط به مهاربندهای گروه A:

TA  ,   C1A

حالات بار مربوط به مهاربندهای گروه B:

TB  ,   C1B

d)

مهاربندهای هر راستا بصورتیکه در شکل زیر نشان داده شده است به دو گروه A و B تقسیم گردند، و مراحل e تا i انجام گردد (در ادامه با انجام مراحل ذکر شده، هریک از گروه ها یک بار بصورت کششی و یکبار بصورت فشاری منظور خواهند شد):

 

e)

به کلیه مهاربند های گروه A، نیروهایی برابر T وC1  بر اساس محاسبات بخش a و تحت حالتهای بار TA و C1A وارد گردد. به کلیه مهاربند های گروه B، نیروهایی برابر  T و C1 بر اساس محاسبات بخش a و تحت حالتهای بار TB و C1B وارد گردد. این بارها توسط دستور Assign Frame Point Load و در راستای Local-1 در دو سمت انتهایی آن اعمال گردد. توجه شود که علامت نیروی فشاری و کششی متضاد خواهد بود:

 

f)

ضریب اصلاح سختی محوری (Area property modifier) مهاربندها برابر ۰٫۰۰۱ اعمال شود.

g)

جهت جلوگیری از ناپایداری در تحلیل باید حداقل دو نقطه در تمام طبقات مدل را توسط دستور Assign Restraint مقید نمود (صرفاً انتقال جانبی و در راستای مورد نظر مقید شود)، نقاط مربوطه در خارج از قابهای دهانه مهاربندی باشند.

h)

کلیه سقف ها از حالت دیافراگم صلب خارج شود.

i)

ترکیبات بار با الگوی زیر ساخته شوند:

ترکیبات بار ASD	ترکیبات بار LRFD
CBF01=Dead+0.75Live+TA+C1B	CBF01=1.2Dead+Live+TA+C1B
CBF02=Dead+0.75Live+TA+0.3C1B	CBF02=1.2Dead+Live+TA+0.3C1B
CBF03=0.6Dead +TA+C1B	CBF03=0.9Dead +TA+C1B
CBF04=0.6Dead +TA+0.3C1B	CBF04=0.9Dead +TA+0.3C1B
CBF05=Dead+0.75Live+TB+C1A	CBF05=1.2Dead+Live+TB+C1A
CBF06=Dead+0.75Live+TB+0.3C1A	CBF06=1.2Dead+Live+TB+0.3C1A
CBF07=0.6Dead +TB+C1A	CBF07=0.9Dead +TB+C1A
CBF08=0.6Dead +TB+0.3C1A	CBF08=0.9Dead +TB+0.3C1A

j)

تیرها و ستونهای واقع در دهانه های مهاربندی، باید مقاومت کافی در برابر نیروهای ناشی از ترکیبات بار فوق را داشته باشند.

k)

با توجه به حضور نیروی محوری قابل ملاحظه در تیرهای واقع در دهانه مهاربندی، برای طراحی اتصال آن به ستون، توجه ویژه منظور شود (در صورت مفصلی بودن اتصالات تیر به ستون در دهانه مهاربندی الزاما از ورق جان و با منظور کردن نیروهای محوری و برشی در طراحی آن، استفاده شود).

اتصال مهاربندی همگرای ویژه

• مقاومت مورد نیاز اتصالات مهاربندی همگرای ویژه باید به شرح ذیل درنظر گرفته شود:

LRFD Provision:

Required strength in tension              T= R_y.F_y.A_g

Required strength in compression     C=1.1×1.14F_cre.A_g

ASD Provision:

Required strength in tension              T= 0.6F_ye.A_g

Required strength in compression     C=1.1 x 1.14 x R_y.F_a.A_g

 

• به منظور سازگاری اتصال با کمانش مهاربندی ها، اتصالات مهاربندی باید یکی از الزامات زیر را برآورده نماید:
  • اتصال اعضای مهاربندی همگرای ویژه باید دارای مقاومت خمشی مورد نیاز حداقل برابر ۱R_yM_p در روش طراحی حدی و ۰٫۶×۱٫۱M_pe در روش تنش مجاز باشد (M_pe لنگر خمشی پلاستیک مورد انتظار مهاربند، و برابر F_yeZ است).
  • قطع مهاربند به فاصله دو برابر ضخامت صفحه اتصال (۲t) قبل از خط آزاد خمش (ایجاد سازگاری با دوران غیرالاستیک حاصل از تغییر شکل های پس از کمانش در خارج از صفحه مهاربندی)

   کنترل ضابطه ۷۰-۳۰ در مهاربندی همگرای ویژه

مهاربندی های همگرای ویژه در امتداد هر محور در هر طبقه باید یکی از الزامات زیر را برآورده نمایند:

• مهاربندی ها طوری در نظر گرفته شوند که در هر راستای بارگذاری حداقل ۳۰% و حداکثر ۷۰% نیروی جانبی سهم آن محور در کشش تحمل شود. بدین منظور به عنوان یک روش تقریبی باید نامساوی زیر تامین شود:

LRFD Provision:

(T=∑(P_nt. cosθ)=∑( cosθ. F_y.A_g=                  حاصل جمع مقادیر مقاومت کششی اسمی مهاربندهای کششی

(C=∑(P_nc .cosθ )=∑( cosθ. F_cr.A_g=                 حاصل جمع مقادیر مقاومت فشاری اسمی مهاربندهای فشاری

θ=زاویه مهاربند با خط افق

ASD Provision:

(T= ∑( cosθ x 0.6F_y.A_g=    حاصل جمع مقادیر تنش مجاز کششی مهاربندهای کششی ضربدر سطح مقطع آنها

(C=∑( cosθ x F_a.A_g=           حاصل جمع مقادیر تنش مجاز فشاری مهاربندهای فشاری ضربدر سطح مقطع آنها

θ=زاویه مهاربند با خط افق

• مهاربندی های فشاری قادر به تحمل نیروی زلزله تحت ترکیبات بار تشدید یافته باشند.

 

  کنترل فشردگی لرزه ای تیرها، ستون ها و مهاربندها

تیرها، ستون ها و مهاربندهای واقع در دهانه های مهاربندی شده، باید محدودیت نسبت پنها به ضخامت مربوط به اعضای با شکل پذیری زیاد(λ) را ارضا نمایند (جدول ۱۰-۳-۴-۱ مبحث دهم ویرایش ۱۳۹۲).