تحلیل عددی و عملکردی سیستم‌های مهاربندی واگرا با فیوزهای سازه‌ای قابل تعویض در کنترل آسیب لرزه‌ای سازه های بلند

چکیده

این پژوهش به بررسی عملکرد سیستم‌های مهاربندی واگرا و فیوزهای تعویض‌پذیر در مقاوم‌سازی لرزه‌ای قاب‌های بتنی 14 و 20 طبقه می‌پردازد. هدف اصلی، ارزیابی تأثیر این سیستم‌ها بر افزایش استهلاک انرژی و کاهش خرابی سازه‌های بلند تحت بارهای لرزه‌ای است. روش تحقیق شامل شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار Perform-3D و انجام تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی بر اساس استانداردهای FEMA-356، نشریه 360، و استاندارد 2800 است. سه مدل پیشنهادی با اتصالات مختلف قاب فولادی به قاب بتنی طراحی و با روش‌های متداول مقایسه شدند. نتایج تحلیل‌ها نشان داد که مدل‌های پیشنهادی عملکرد لرزه‌ای بهتری نسبت به سیستم‌های متداول دارند. مدل بهینه با تیر پیوند فولادی متصل به کلاف، برش پایه را تا 17%، نسبت تنش را تا 40%، و وزن مصالح را تا 38% کاهش داد. تغییرمکان جانبی نسبی در این مدل 14% بیشتر از سیستم مهاربند ضربدری بود، که نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری بالاتر است. اندرکنش قاب بتنی و مهاربند در باربری جانبی سازه‌های 14 و 20 طبقه به‌ترتیب 40% و 50% مؤثر بود. فیوزهای تعویض‌پذیر با تمرکز تنش در تیر پیوند، استهلاک انرژی را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشیدند. برش پایه تسلیم در سازه‌های 14 و 20 طبقه به‌ترتیب 1.15 و 1 برابر برش پایه طراحی بود، که بیانگر مقاومت بالای سازه و کاهش خرابی است. این مدل به دلیل قابلیت اجرای بالا و ترمیم سریع پس از زلزله، برای مقاوم‌سازی سازه‌های بلند توصیه می‌شود. یافته‌های این پژوهش نشان‌دهنده برتری سیستم‌های پیشنهادی در کاهش تغییرمکان نسبی، افزایش ظرفیت باربری، و بهبود پایداری لرزه‌ای است. استفاده از فیوزهای تعویض‌پذیر و مهاربندهای واگرا راهکاری مؤثر برای ارتقای عملکرد لرزه‌ای سازه‌های بتنی بلندمرتبه ارائه می‌دهد.