نظر گرفتن شکل‌پذیری و پارامترهای موثر بر ضریب رفتار به ارائه ضریب رفتار، مناسب برای این نوع سیستم سازه‌ای پرداخته شود تا مهندسین طراح برای استفاده از این نوع سیستم سازه‌ای که هیچ گونه ضریب رفتار مناسبی تا کنون برای آن به دست نیامده است و در آیین نامه نیز موجود نمی‌باشد دچار سردرگمی نشده و بتوانند از این ضریب رفتار استفاده کنند.
1-7- روند پیش رو:
در این تحقیق در فصل دوم که با موضوع «مروری بر ادبیات موضوع» مطالعه خواهید کرد، به بررسی رفتار سازه در برابر زلزله، همچنین رفتار هیسترزیس سازه پرداخته خواهد شد و به صورت کلی به معرفی طراحی پوش‌آور سازه پرداخته می‌شود.
همچنین در فصل دوم به طور مفصل با ضریب رفتار و روش‌های محاسبه(به خصوص روش یانگ) ضریب رفتار و پارامترهای مؤثر بر آن آشنا می‌شوید و در ادامه، تحقیقات انجام شده توسط اشخاص مختلف بر روی ضریب رفتار و مهاربند زانویی که سیستم مورد استفاده در این تحقیق می‌باشد آورده شده است.
در این تحقیق در فصل سوم که با عنوان«اصول و مبانی طراحی لرزه‌ای» بیان شده است، به تفصیل به نحوه تحلیل استاتیکی غیرخطی و انواع بارگذاری‌ها در تحلیل پوش‌آور و همچنین به معرفی نمودار نیرو- تغییر مکان که در آیین‌نامه‌های معتبر آورده شده است آشنا می‌شوید. طرحی بر اساس سطح عملکرد نیز یکی دیگر از موارد مورد بحث می‌باشد، که در ادامه آن به معرفی تغییر مکان هدف پرداخته می‌شود. در ادامه این فصل به مهار بند زانویی که پیشتر به آن اشاره گردید پرداخته می‌شود و رفتار لرزه‌ای و نیز اصول طراحی مهاربند زانویی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
در فصل چهارم به معرفی مدل‌ها و نحوه مدل‌سازی سازه و نرم‌افزار پرداخته می‌شود. در ادامه این فصل با روش گام به گام برای تحلیل پوش‌آور و نیز محاسبه ضریب رفتار و نیز تغییر مکان هدف که نتایج کلی و جزئی و نمودارهای بدست آمده به طور کامل در فصل پنجم آورده شده است و همچنین خلاصه نتایج این تحقیق به صورتی جدولی در انتهای فصل پنجم آورده شده است.

فصل دوم
مروری بر ادبیات موضوع
2-1- مقدمه:
برای محاسبه ضریب رفتار یک نوع سیستم سازه‌ای خاص باید علاوه بر بررسی پارامترهای موثر بر ضریب رفتار، رفتار و عملکرد سازه در برابر زلزله و چگونگی استهلاک انرژی و نوع شکست و زوال سازه و چگونگی به وجود آمدن مفصل پلاستیک در مرحلۀ غیر ارتجاعی و همچنین روش‌های تجمل و طراحی سازه مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرد.
در این فصل رفتار سازه در برابر زلزله مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و به معرفی پارامترهای موثر بر ضریب رفتار پرداخته می‌شود. همچنین در این فصل با روش‌های معرفی شده برای محاسبه ضریب رفتار آشنا شده و تحقیقات انجام شده در این زمینه معرفی می‌گردد.
2-2- رفتار سازه در برابر زلزله:
در زمان وقوع زلزله پی ساختمان همراه با زمین شروع به حرکت می‌کند و این جابجایی را به قسمت‌های مختلف ساختمان انتقال می‌دهد. به خاطر تفاوت زمانی در دریافت این حرکات به وسیله جرم‌های مختلف طبقات ساختمانی این جرم‌ها با هم حرکت نمی‌کنند و باعث بروز جابجایی‌های متفاوت با اختلاف فازهایی نسبت به همدیگر می‌شود که به این پدیده تغییر شکل ساختمان یا پاسخ ساختمان به زلزله می‌گویند.
در اثر تغییر شکل‌های ایجاد شده در ساختمان تنش‌ها و کرنش‌هایی به وجود می‌آید که البته به میزان و شدت زلزله و تغییر مکان و اینکه سازه در چه محدوده‌ای (خطی-غیر خطی) می‌باشد متفاوت است و اگر میزان این تنش‌ها و کرنش‌های به وجود آمده بیش از کرنش گسیختگی باشد در آن صورت این قسمت از سازه منهدم خواهد شد.
اگر رفتار واقعی سازه در برابر زلزله مورد ارزیابی قرار بگیرد ملاحظه می‌شود که اکثر سازه‌ها، رفتار غیر خطی (غیر الاستیک) از خود نشان می‌دهند.
2-2-1- اثر انواع زوال و کمانش در سازه:
سازه در اثر ارتعاش زمین ناشی از زلزله تعداد بسیار زیادی رفت و برگشت بار را باید تحمل کند، که این امر باعث کاهش سختی سیستم در هر رفت و برگشت می‌شود.

شکل (2-1) تنزل در اثر بار چرخه‌ای (الف): کاهش مقاومت (ب) : کاهش سختی‌[2]

شکل (2-2) رفتار هیسترزیس سازه‌ها. الف) رفتار نامناسب، ب) رفتار مناسب]‌2‌[
در نتیجه، پیش‌بینی اثرات یک زلزله جدید، در کاهش سختی سازه‌ها(در اثر رفت و برگشت‌های زلزله قبل) کمک موثری در ارزیابی آسیب‌پذیری آنها خواهد بود. در برخی سازه‌ها ممکن است، مقاومت سیستم بعد از هر رفت و برگشت کامل بار، کاهش پیدا کند. چنین سازه‌هایی به حتم در سیکل‌های متوالی بارگذاری یکسان در مقایسه با سازه‌هایی فاقد چنین کاهش مقاومتی، تغییر شکل بیشتری از خود نشان می‌دهند و لازمۀ حفظ پایداری آنها این است که بتوانند این تغییر شکل‌های بیشتر را تحمل کنند.
فولاد اصولاً ماده‌ای شکل‌پذیر می‌باشد. امّا در اثر زوال یا گسیختگی اعضاء و قاب‌ها که عمدتاً بر اثر کمانش موضعی یا کلی و یا شکست نزد اتصالات اتفاق می‌افتد، دیگر این قاب فولادی شکل‌پذیر محسوب نمی‌شود.
برای مقابله با ضعف‌های ناشی از انواع کمانش، که باعث ضعف رفتار چرخه‌ای می‌شود بایستی طول مهاری را در اعضاء فشاری کاهش داد. برای مثال نمونه بارزی از رخداد زوال، سختی و مقاومت در سیستم‌های سازه‌ای با بادبندهای همگرا است که در آن بادبندهای لاغر بکار برده شده باشند. از آنجایی که این بادبندها به دلیل لاغری زیاد در فشار دچار کمانش می‌شوند در نتیجه مقاومت قابل مقایسه‌ای با حالت کششی از خود نشان نمی‌دهند و در نتیجه چرخه هیسترزیس را به طرف شکل خاصی سوق می‌دهند.
نمونه‌ای از این نوع چرخه که در آن بادبندها با ضرایب لاغری متفاوت به کار برده شده در شکل(2-3) نشان داده شده است.

شکل(2-3) رفتار قابهای بادبندی همگرا‍‍[2]
همان‌طور که ملاحظه می‌شود زوال‌های سختی و مقاومت ناشی از کاهش ضریب لاغری و خوابیده شدن منحنی به طرف محور افقی محسوس می‌باشد [2].
این مطلب به این دلیل در این بخش گنجانده شده است که شرط محاسبات مربوط به ضریب رفتار، عدم وجود شرایط انواع زوال‌ها و کمانش‌ها می‌باشد. به بیان دیگر مقادیر پیشنهادی برای ضریب رفتار زمانی قابل قبول هستند که سازه دچار زوال و کمانش نشود.
2-2-2-منحنی چرخه هیسترزیس:
در هنگام زلزله انرژی ورودی به سازه به صورت انرژی ذخیره شده در سازه Ea و انرژی اتلافی توسط سازه Ed از بین می‌رود.
انرژی اتلافی توسط سازه شامل دو بخش میرایی لزج (Ec) و انرژی اتلافی توسط میرایی هیسترزیس (Eh) می‌باشد.
اگر سازه تحت ارتعاش دائم دارای جابجایی برابر در دو سیکل متوالی باشد این بدان معنی است که انرژی جنبشی صفر می‌باشد و انرژی ورودی مجموع انرژی اتلافی توسط میرایی لزج و انرژی اتلافی توسط میرایی هیسترزیس می‌باشد. واضح است که هر چه مساحت چرخه هیسترزیس بیشتر باشد سیستم می‌تواند در مقابل انرژی بیشتری مقاومت کند. [2]

شکل(2-4) تغییرات انرژی مستهلک شده توسط پدیده‌های میرایی و تسلیم[44]
برای بررسی پاسخ غیر الاستیک سیستم سازه‌ای، لازم است که ابتدا یک مدل ریاضی جهت ارائه خصوصیات نیروی بازگرداننده در نظر گرفته شده و سپس رابطه‌ای بین نیروی برشی و تغییر مکان طبقه تعریف گردد.
اگر منحنی برش پایه-تغییر مکان را برای سازه شکل زیر برای یک دورۀ افزایشی بارگذاری و باربرداری رسم گردد آنگاه از اتصال نقطه اوج منحنی برش پایه-تغییر مکان هر دوره بارگذاری، منحنی هیسترزیس یا منحنی پوش (منحنی اسکلتون) به دست می‌آید. [2]

شکل (2-5) رابطه بار – تغیر مکان در تسلیم تدریجی[41]
باید دانست که به طور معمول منحنی پوش(هیسترزیس) و منحنی بارگذاری افزایشی بر هم منطبق هستند.
باید توجه داشت که شکل منحنی چرخه‌ای(هیسترزیس) به طور قابل توجهی متأثر از سیستم‌های سازه‌ای و مصالح به کار رفته در آنها است. به هر حال لازمه تحلیل غیر خطی سازه یک مدل رفتار چرخه‌ای است که تا حد زیادی شرایط فیزیکی آن سازه را ارضاء نماید.
در نتیجه سازه‌ها در اثر وجود شکل‌پذیری مقدار قابل توجهی از انرژی زلزله را به صورت هیسترزیس تلف می‌کند و مقدار این انرژی بستگی به مقدار شکل‌پذیری کلی سازه دارد.
2-2-3- اصول و فلسفه طراحی لرزه‌ای:
همان‌طور که در فصل قبل گفته شد طراحی لرزه‌ای به طور کلی سه هدف را دنبال می‌کند که سطوح عملکرد مختلف سازه نیز به نحوی معرف همین اهداف می‌باشد، اما مسأله اینجاست که چگونه می‌توان در طراحی سازه این سطوح عملکرد را تعریف نمود. به عنوان مثال قابی که در شکل(2-6) نشان داده شده است(دارای سه درجه گیردار نامعین) می‌باشد. به طوری که در کتاب‌های کلاسیک آمده است برای اینکه این قاب واژگون گردد، بایستی حداقل چهار مفصل پلاستیک در آن تشکیل شود تا تبدیل به مکانیزم شده و این به شرطی است که در جریان تشکیل مفصل‌ها، اتفاقی نظیر کمانش موضعی رخ ندهد. به عنوان فرض مفصل‌ها را می‌توان در نقاط 1 و 2 و 3 در شکل در نظر گرفت. در این سازه اگر بار وارده (P) به صورت افزایشی وارد گردد یا به عبارت دیگر از مقادیر کم شروع شده و به تدریج افزایش یابد (بارگذاری افزایشی)، واضح است که تغییر مکان‌ها به تدریج افزایش پیدا کرده و به تبع آن لنگرها و برش‌ها زیاد می‌شوند و سرانجام به جایی خواهد رسید که نخستین مفصل پلاستیک در سازه تشکیل می‌شود. (به عنوان فرض در نقطه (1)) ولی در این وضعیت، سازه هنوز مقاوم است و بارگذاری را می‌توان افزایش داد، با افزایش بارگذاری تنش‌ها در سازه به حدی می‌رسد که دومین مفصل (به عنوان فرض در نقطه (2)) تشکیل می‌شود.
با وجود دو مفصل پلاستیک نیز سازه هنوز پایدار است و سازه قابلیت بارگذاری را دارد و بنابراین بار را می‌توان افزایش داد. تا چهارمین مفصل (به عنوان فرضی در نقطه (4)) تشکیل شود و به اصطلاح مکانیزم به وجود آید.

شکل (2-6) روند تشکیل مفصل پلاستیک رو نمودار بار جانبی – تغییر مکان[45]
همان‌طور که اشاره شد، می‌توان سازه را طوری طراحی کرد تا مفصل‌های پلاستیک تشکیل شده در آن‌ها بتوانند دوران قابل ملاحظه‌ای تحمل نمایند. اگر مهندسین طراح بتوانند از عهده این کار بر آیند یا به بیان دیگر سازه بتواند بدون فروریزی تغییر شکل‌های زیادی را تحمل نماید، می‌توان انتظار داشت که در سازه، ناحیه افقی منحنی برش پایه-تغییر مکان را که با تشکیل نخستین مفصل آغاز شده تا رسیدن به مکانیزم ادامه پیدا می‌کند افزایش داد. به عبارت دیگر، می‌توان با اتخاذ تدابیر خاصی که در محل تشکیل مفصل‌ها به کار برده می‌شود، منحنی برش یا تغییر مکان جانبی را به طرف منحنی (a) در شکل(2-7) سوق داد تا منحنی (b).
در مورد تفاوت دو منحنی (b), (a) در شکل می‌توان گفت در سازه‌ای که منحنی برش پایه-تغییر مکان آن به صورت (a) است، تمهیداتی صورت گرفته که مفصل‌های اولیه طی تشکیل مفصل‌های بعدی در سازه، سالم مانده‌اند (خرد نشده‌اند) و می‌توانند تغییر شکل بیشتری را تحمل کند و اهداف طراح