سیستم کمربند خرپایی

تجربۀ تاثیر زلزله های گذشته بر سازهها نشان میدهد که سازهها در هنگام زلزله رفتار غیر خطی از خود نشان میدهند. بدین دلیل مقدار قابل توجهی از انرژی ورودی زلزله، بصورت انرژی میرایی و پسماند تلف میشود. تحلیل رفتار و طراحی دقیق سازه ها در برابر زلزله های شدید تنها با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی میسر میباشد. این نوع تحلیل نیز با توجه به وقتگیر بودن محاسبات و نیاز به نرمافزارهای پیشرفته و دانش تحلیل قوی، پرهزینه بوده و استفاده از آن برای سازههای معمولی در دفاتر مهندسی عملاً غیر اقتصادی خواهد بود. بنابراین سازه ها را معمولأ براساس ضوابط آییننامه های لرزهای، برای نیروهایی بسیار کمتر از نیروهای نیاز ) (Demandدر حالت رفتار الاستیک، طراحی میکنند.

نیروی زلزله برای طراحی خطی سازه ها از یک طیف خطی زلزله بدست می آید و بمنظور اعمال کاهش نیروی اعمالی، بدلیل عواملی مانند شکل پذیری، مقاومت افزون، میرایی و غیره، توسط ضریبی بنام ضریب کاهش مقاومت یا ضریب رفتار، کاهش پیدا میکند. در پی اعمال ضریب رفتار، تغییرمکان بدست آمده از تحلیل خطی سازه را میبایستی بمنظور تعیین تغییرمکان واقعی در هنگام وقوع زمینلرزه افزایش داد. مطالعۀحاضر بمنظور تعیین ضریب افزایش تغییرمکان خطی به غیرخطی سازه های مرتفع اسکلت فولادی ) 20الی 60طبقه(، مجهز به کمربند خرپایی  ) (Outrigger Braced Structuresانجام گرفته است. این نوع سازهها شامل یک هستۀ مرکزی متشکل از قابهای مهاربندی شده یا دیوارهای برشی میباشند. هستۀ مرکزی توسط خرپاهای بازومانند به ستونهای خارجی متصل میشوند )شکل -1الف(. هنگامی که سازه تحت بار جانبی قرار میگیرد، چرخشهای صفحهای قائم هسته بوسیلۀ بازوها، از طریق کشش در ستونهای رو به بارگذاری و فشار در ستونهای پشت به جهت بار مهار میشود. )شکل زیر. بدلیل عمق موثر سازهای کمربندهای خرپائی، سختی جانبی افزایش یافته و تغییرمکان جانبی کل سازه بمقدار زیادی کاهش مییابد

به همین دلیل، روش استفاده از سیستم کمربند خرپایی را میتوان یک راه حل اساسی در حل مسئلۀ واژگونی ساختمانهای مرتفع، توسط درگیر کردن کل سازة پیرامون برای تحمل نیروهای جانبی دانست. برای سازههایی در محدودة 40الی 60طبقه، این روش حل، یک روش مناسب برای ساخت ساختمان بدون پرداخت هزینۀ بالایی بلحاظ ارتفاع میباشد. این سیستم روشی پربازده و قابل مقایسه با سیستم لوله در نظر گرفته میشود. ساختمانهای مرتفع اغلب دارای یک، دو و در بعضی موارد نادر، سه خرپای کمربندی میباشند. در اکثر موارد، این خرپاها در طبقات تأسیسات قرار میگیرند تا به لحاظ معماری مشکلی پیش نیاید. این سیستم قادر است حدود 25الی 30درصد از تغییرمکان جانبی سازه بکاهد

سازه های بلند با نامنظمی پیچشی

طبق بند 1-7-3 استاندارد 2800، در صورتی که سازه دارای نامنظمی شدید پیچشی یا خیلی نرم باشد، در در مناطق با خطر نسبی متوسط و بالاتر تنها بر روی زمین نوع 4 و مجاز نیست. طبق بند 3-2-2 سازه اگر بیش از 50 متر باشد و همچنین نامنظم زیاد یا شدید پیچشی نیز باشد، بایستی برای تحلیل از تحلیل دینامیکی استفاده شود و محدودیتی نیز برای ارتفاع برای آن در نظر گرفته نشده است. برای محدودیت‌های ارتفاعی باید ملاحظات جدول 3-4 استاندارد 2800 را در نظر داشته باشید که ربطی به منظمی یا نامنظمی آنها ندارد. مثلا برای قاب خمشی بتنی متوسط حداکثر ارتفاع مجاز 35 متر است. آیین‌نامه ASCE7 نیز در اجرای سازه‌های با نامنظمی شدید پیچشی را در طبقه بندی‌های لرزه‌ای E به بالا محدود می‌کند:
Structures assigned to Seismic Design Category E or F having horizontal irregularity Type 1b of Table 12.3-1 or vertical irregularities Type 1b, 5a, or 5b of Table 12.3-2 shall not be permitted.
همچنین ASCE7-10 قید می‌کند در مدلسازی این سازه‌های دارای نامنظمی پیچشی، حتما از مدل‌های سه بعدی استفاده شود:
Structures that have horizontal structural irregularity Type 1a, 1b, 4, or 5 of Table 12.3-1 shall be analyzed using a 3-D representation.
 
منبع:@AlirezaeiChannel