اوایل قرن بیستم و با رخداد زلزله‌های مختلف محققین به صورت تجربی و کمی و هم بر اساس مطالعات خود، نیروی برشی پایه وارد بر سازه‌ها در حین زلزله‌ها را به صورت کسری از وزن سازه تخمین می‌زدند. در آن زمان برای طراحی لرزه‌ای ساختمان اینگونه عمل می‌شد که درصدی از وزن ساختمان به صورت بار افقی معادل بار زلزله به ساختمان اثر داده می‌شد و ساختمان برای آن طراحی می‌گردید و کل نیروی برشی طراحی را به صورت و V=CW به دست می‌آمد.
اولین بار در سال 1933 در لس‌آنجلس آیین‌نامه‌ای مورد تصویب قرار گرفت که ضریب برش پایه 1/0 را برای سازه‌های ویژه و مقدار 08/0 را برای سازه‌های معمولی در نظر گرفته بود.
در سال 1943 رابطه‌ای برای C در نظر گرفته شد که در آن تعداد طبقات موثر می‌بود که در اثر پیشرفت علم دینامیک سازه‌ها با بررسی تأثیر انعطاف‌پذیری سازه‌ها و پریود سازه صورت گرفته بود.
ایده استفاده از طراحی حدی برای طرح مقاوم سازه‌ها در برابر زلزله نخستین بار در سال 1956 توسط هانسر مطرح شد که در آن از تغییر شکل‌های پلاستیک برای استهلاک انرژی وارده به سازه استفاده می‌شود.
در سال 1959 ضریب k با مقداری بین تا به عنوان ضریب کاهش مقاومت وابسته به نوع سیستم سازه‌ای در نظر گرفته شد و در سال 1961 به صورت دستورالعمل طراحی در یکی از نشریات PCA در خصوص سازه‌های بتنی منتشر شده که منشأ کارهای آزمایشگاهی و تحقیقاتی بعدی در این زمینه گردید. امّا آنچه مشخص است این است که اولین ضریب رفتار وابسته به سیستم توسط آیین‌نامه SEAOC1959 به صورت ضریب K ارائه شده است.
مفهوم اخیر مورد استفاده قرار میگرفت تا اینکه K جای خود را به ضریب رفتار R داد. همه چیز در مورد R با تکمیل پروژه انجمن فن‌آوری کاربردی آمریکا (ATC 3-06, 1978) شروع شد. طی مراحل اولیه ATC3 پیشنهادهایی برای ایجاد روش طرح لرزه‌ای سازه در دو سطح طراحی حدی و طراحی بهره‌برداری مطرح گردید که مفهوم و هدف اولیه طراحی لرزه‌ای سازه‌ها را بیان می‌کند.
لازم به ذکر است که حدود سه دهه پیش هیچ روش تحلیلی یا عددی جهت محاسبه ضریب رفتار ساختمان‌ها که نمادی از یک واقعیت فیزیکی باشد ارائه نشده بود. یکی از اولین تلاش‌ها در ارتباط با ابداع روش محاسبه ضریب رفتار به کارهای نیومارک از دانشگاه ایلینویز مربوط می‌شود. وی در مقاله‌ای که در سال 1982 همراه با حال منتشر کرد روشی جهت ساخت طیف غیر خطی از طیف خطی برای سازه‌های یک درجه آزادی ارائه نمود که گام بزرگی در راستای محاسبه ضریب رفتار ساختمان‌ها به حساب می‌آمد.
دو تن از شاخص‌ترین افراد که هر یک روشی را برای محاسبه ضریب رفتار در قاب‌های ساختمانی ارائه نموده‌اند پروفسور فریمن از محققان ارشد شورای فن‌آوری کاربردی آمریکا و پروفسور یانگ از اعضاء برجسته انجمن مهندسین ساختمان آمریکا و استاد دانشگاه نورث امیترن هستند.
در سال‌های اخیر تحقیقات زیادی در زمینه ضریب رفتار انجام گرفته و این تحقیقات از جهات مختلف و بر روی سیستم‌های سازه‌ای مختلف صورت گرفته است ولی با توجه به بررسی‌های به عمل آمده تا به حال هیچ گونه تحقیقی برای به دست آوردن ضریب رفتار بر روی سیستم ساختمانی (سه بعدی) فولادی با مهاربند زانویی صورت گرفته است.
1-3- تاریخچه- بادبند زانویی:
در سال 1986 یک مهندس طراح به نام اریستیزابل- اجوا سیستمی را تحت عنوان بادبند زانویی قابل تعویض معرفی کرد که خصوصیات رفتاری آن در مقاله‌ای در همان سال چاپ شده است.
در این سیستم انتهای بادبند به جای اتصال به محل تلاقی تیر و ستون به نقطه‌ای از یک عضو زانویی وصل می‌شود که بین تیر و ستون قرار گرفته است. در این نوع بادبند اولاً تحت لرزش‌ها و نیروهای جانبی کوچک، سختی سازه توسط بادبندهای قطری تأمین می‌شود و ثانیاً در زلزله‌های شدید با تسلیم عضو زانویی در دو انتها و در منطقه تماس با بادبند قطری شکل‌پذیری کافی تأمین شده است و اتلاف انرژی صورت می‌پذیرد.
در طرح اولیه که اچوا (Ochoa) ارائه داده بود فرض بر این بود که بادبند فشاری کمانه کند و تنها بادبند کششی بدون اینکه دچار تسلیم شود وظیفه تأمین شکل‌پذیری و اتلاف انرژی را از طریق تسلیم عضو زانویی به عهده داشته باشد.
این فرض با اینکه می‌توانست شکل‌پذیری زیادی را نسبت به بادبندهای X ایجاد کند و از تجمع تغییر شکل‌ها در سیکل‌های متعدد جلوگیری کند. یعنی اینکه تغییر شکل پلاستیک ایجاد شده در مرحله رفت می‌توانست در مرحله برگشت جبران شده و آماده جذب انرژی در سیکل بعدی باشد ولی با این حال به خاطر کمانش عضو فشاری با کاهش ناگهانی سختی و پدیده pinching در حلقه هیسترزیس روبرو بود.
پس از اچوا محقق دیگری به نام بالندرا پیشنهاد داد تا به منظور بهبود رفتار این سیستم فقط از یک بادبند قطری استفاده گردد و آن بادبند به گونه‌ای طرح شود که در اثر فشار کمانش نکند. در واقع سیستم بادبند زانویی که توسط بالندرا معرفی شد سیستم بادبند زانویی (KBF) امروزی می‌باشد.
در حال حاضر در مجموع سه نوع بادبند زانویی وجود دارد (D-KBF), (B-KBF), (T-KBF) که در فصل بعد به تفصیل توضیح داده شده است. همچینن در فصل بعد روش طراحی و عملکرد این نوع سیستم بادبندی توضیح داده خواهد شد.
1-4- طرح لرزه‌ای:
در آیین‌نامه آمریکا ATC-40 با معرفی سه سطح نیروی زلزله بهره‌برداری SE، زلزله طرح DE و زلزله شدید ME و با تعریف سطوح عمکلرد مختلف شامل: قابل بهره‌برداری، خسارت جزئی سازه‌ای و پایداری سازه و … سازه را مورد ارزیابی قرار می‌دهد.
اغلب آیین‌نامه‌های معتبر در بحث طراحی لرزه‌ای سازه‌ها با توجه به انتظاری که از رفتار سازه دارند به یک فلسفه مشترک طراحی که اهداف زیر را کم و بیش تأمین نماید دست یافته‌اند و آن این است که:
1) تحت ارتعاشات خفیف زمین، ناشی از زلزله که ممکن است در طول عمر مفید سازه بارها به وقوع بپیوندد، باید سازه به گونه‌ای طراحی شود که از خسارت‌های سازه‌ای جلوگیری به عمل بیاید (شرایط حدودی بهره‌برداری در حد سرویس‌دهی) (Service limit state)
2) طی زلزله‌های متوسط که گهگاه ممکن است اتفاق بیفتد، خسارات غیر سازه‌ای به حداقل برسد (شرایط حدی بهره‌برداری در حد آسیب‌پذیری)
3) در زلزله‌های شدید که به ندرت اتفاق می‌افتد مانع از فروریزی کامل سازه شود. (شرایط حدی نهایی- پایداری) (Ultimat limit state)
اگر چه اهداف فوق اصول اولیه طرح در برابر زلزله را مشخص می‌کند امّا آیین نامه‌های مختلف زلزله معمولاً تنها سعی در برآوردن شرایط حدی نهایی (پایداری) را دارند در صورتی که برای طراحی لرزه‌ای سازه‌ها آیین نامه‌های زلزله بایستی با ارائه ضوابط ملی، حداقل دو هدف از سه هدف فوق را تأمین کنند. شرایط عمومی حاکم بر مسائل اقتصادی باعث می‌شود تا علاوه بر جلوگیری از مسائل جانی، خسارت‌های مالی وارده نیز با توجه به تمامی بندها کنترل شود و سازه قابل بهسازی لرزه‌ای باشد.
همان‌طور که از توضیحات ارائه شده و همچنین از مفهوم طراحی لرزه‌ای که توضیح داده شده است مشخص است برای یک طرح مناسب در برابر زلزله (طراحی لرزه‌ای) باید رفتار سازه در برابر زلزله و اثرات زوال سازه در زلزله و چگونگی مستهلک کردن نیروی زلزله توسط اجزای سازه‌ای مورد مطالعه قرار بگیرد.

1-5- ضریب رفتار:
ضریب رفتار یا ضریب اصلاح رفتار یا ضریب کاهش، پل ارتباطی بین حالت ارتجاعی و غیر ارتجاعی سازه‌ها می‌باشد. در واقع به کمک ضریب رفتار می‌توان رفتار غیر خطی سازه را به خطی تبدیل نمود، به همین دلیل به آن ضریب اصلاح رفتار می‌گویند.
ضریب رفتار سازه به ما کمک می‌کند تا با یک تحلیل خطی بتوان میزان جذب انرژی سازه در حالت غیر ارتجاعی را به دست آورد.
ضریب رفتار سازه ضریبی است که عملکرد غیر ارتجاعی سازه را در بر دارد و نشانگر مقاومت پنهان سازه در مرحله غیر ارتجاعی می‌باشد.
به همین دلیل مقاومت مورد نیاز سازه از تقسیم مقاومت مورد نیاز سازه در حالت کاملاً ارتجاعی بر ضریب رفتار محاسبه می‌گردد و بدین ترتیب مقاومت مورد نیاز سازه کاهش می‌یابد و به همین دلیل به ضریب رفتار، ضریب کاهش مقاومت یا ضریب تعدیل نیرو نیز گفته می‌شود.
1-6- لزوم انجام تحقیق:
روش‌های کمی و کیفی گوناگونی برای ارزیابی مقاومت لرزه‌ای سازه‌های متفاوت وجود دارد. عمدتاً روش‌های کیفی، فقط سازه‌های ضعیف را از سازه‌های قوی تفکیک می‌کند و قادر به تعیین درجه ضعف یا قوت سازه نمی‌باشد امّا در روش‌های کمی ساختمان با دقت و جزئیات بیشتری مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در این روش‌ها عموماً مدل‌سازی کامپیوتری و تحلیل غیر خطی روی سازه ضروری می‌باشد.
تعیین میزان جذب انرژی در مرحله غیر ارتجاعی مستلزم انجام تحلیل غیر خطی می‌باشد که به دلیل پیچیدگی و وقت‌گیر بودن در حد کارهای تحقیقاتی باقی مانده است. همچنین با توجه به مطالبی که از نظر گذشت، ضریب رفتار در طراحی لرزه‌ای نقش بسیار مهمی دارد و پایه و اساس فلسفه طراحی بر آن استوار است. ولی از دقت کافی برخوردار نبوده و آیین نامه‌ها در تعیین مقدار آن دقت کافی نداشته‌اند که در برخی از موارد باعث عدم اطمینان در طراحی لرزه‌ای می‌شود. به عبارت دیگر نمی‌توان اطمینان داشت که سازه در زلزله‌های شدید بتواند احتیاجات لرزه‌ای مانند شکل‌پذیری و مقاومت را به خوبی تأمین کند و در نهایت پایدار بماند و تلفات جانی کمینه داشته باشد.
امروزه با مطالعات گسترده‌ای که در این زمینه انجام گرفته است مبانی اصلی رفتاری سازه و تعیین ضریب رفتاری شناخته شده است.
مسأله مهم در این بین، محاسبه و تخمین مقادیر شکل‌پذیری و اضافه مقاومت سازه و به دست آوردن ضریب رفتار می‌باشد که در آیین نامه‌ها به اعدادی برای این مقادیر بسنده شده است. این اعداد و ارقام با توجه به نوع سیستم سازه‌ای و نیز طراحی قاب‌ها متغیر می‌باشد. به طور کلی نمی‌توان برای یک نوع سازه و برای تمام محدوده‌های پریودی آن یک ضریب اضافه مقاومت و یک ضریب شکل‌پذیری یکسان در نظر گرفت و این مقادیر تمامی به نوع سازه و فرم آن بستگی دارد. روش طراحی و اعمال محدودیت‌های طراحی در مقادیر اضافه مقاومت و شکل‌پذیری سازه و در نهایت بر روی ضریب رفتار بسیار موثر می‌باشد.
هدف این پایان‌نامه مطالعه و به دست آوردن ضریب رفتار نوعی سیستم سازه‌ای می‌باشد که در آیین‌نامه ایران برای این نوع سیستم سازه‌ای که سیستم سازه فولادی با مهاربند زانویی می‌باشد هیچ گونه ضریب رفتاری ارائه نشده است. از آنجایی که محاسبه و به دست آوردن این ضریب پیچیده و مشکل بوده و با استفاده از یک تحلیل غیر خطی باید انجام پذیرد که امکان آن برای بسیاری از مهندسان نمی‌باشد لازم دیدیم تا با به دست آوردن این ضریب رفتار برای این نوع سیستم سازه‌ای، اطمینان در طراحی لرزه‌ای را برای مهندسین طراحی که قصد استفاده از این نوع سیستم سازه‌ای را دارد به وجود آورد.
در این تحقیق تلاش شده است که با در