استفاده از پانل برشي براي ارتقاي كيفي ساختمانهاي فولادي در شهر تهران

ياسر ماهروزاده، فارغ التحصيل كارشناسي ارشد دانشكده فني، دانشگاه تهران

yasser_1376@yahoo.com

سيد مهدي زهرايي، استاديار و عضو هيات علمي دانشكده فني، دانشگاه تهران

mzahrai@shafagh.ut.ac.ir

چكيده

      كشور ايران از جمله مناطق لرزه خيز دنيا مي باشد و زلزله هاي گذشته موجب تلفات و خسارات سنگيني شده اند. بر اساس آيين نامه طراحي لرزه اي ايران، استاندارد2800، شهر تهران در پهنه بندي لرزه اي با خطر نسبي بسيار زياد قرار گرفته است. با توجه به اهميت شهر تهران به عنوان مركز سياسي – اقتصادي كشور و جمعيت بالاي آن لازم است نسبت به ايمن سازي ساختمانهاي موجود در آن اطمينان حاصل شود. متاسفانه بيشتر ساختمانهاي تهران يا اصلا مقاومت لرزه اي جانبي ندارند يا طبق آخرين يافته هاي علمي بنا نشده اند. با وجود تمام هشدار هاي صورت گرفته از طرف كارشناسان و مراجع ذي صلاح، در خصوص ضرورت طراحي ساختمانهاي جديد بر مبناي آيين نامه هاي معتبر و هم چنين بهسازي و مقاوم سازي ساختمانهاي ساخته شده، تا كنون توجه كافي به ساخت و ساز صحيح و اصولي صورت نگرفته است. با استفاده از روشهاي كنترل غير فعال مي توان با ايجاد تغييراتي دائمي در سازه به منظور افزايش قابليت استهلاک انرژی، پاسخ هاي سازه نظير برش پايه، تغيير مكان جانبي و نسبي طبقات و ... را کاهش داد. بسياري از روشهاي كنترل غير فعال، علاوه بر هزينه اجرايي كم، به سهولت قابل اجرا مي باشند و به كمك آنها مي توان هم ساختمانهاي مقاوم طراحي و اجرا نمود و هم ساختمانهاي موجود را بهسازي و مقاوم سازي نمود.

واژه هاي كليدي : پانل برشي، تير پيوند قائم، بهسازي، مقاوم سازي، ساختمان فولادي

1- مقدمه

            شهر تهران به عنوان يك كلانشهر، علاوه بر اينكه بسياري از شريانهاي حياتي كشور در آن قرار دارند، مركز سياسي كشور نيز مي باشد. همچنين با توجه به لرزه خيزي بالاي اين شهر لازم است ساختمانهاي مسكوني، اداري و مراكز ي كه توقف در فعاليت آنها موجب اختلال در نظام كل كشور مي شود، در برابر زلزله مقاوم باشند. تجربه زلزله به وقوع پيوسته در بلده (9 خرداد 1383) نشان داد كه يك زمين لرزه نسبتا خفيف، تا چه حد مي تواند موجب ترس و نگراني مردم شود. حال اگر زلزله اي قوي در تهران رخ دهد، با در نظر گرفتن مقاومت اندك بيشتر ساختمانهاي شهر در برابر زلزله به نظر مي رسد آنچه رخ مي دهد، نه يك حادثه كه يك فاجعه نام خواهد گرفت. با توجه به دوره بازگشت زلزله شهر تهران و زمان آخرين زلزله قوي رخ داده در شهر، احتمال اين واقعه چندان هم بعيد نمي باشد. متاسفانه بسياري از ساختمانهاي تهران در برابر زلزله مقاوم نيستند و با وجود تمام هشدار هاي صورت گرفته در خصوص ضرورت طراحي مقاوم ساختمانهاي جديد و هم چنين بهسازي و مقاوم سازي ساختمانهاي ساخته شده، تا كنون توجه كافي به ساخت و ساز صحيح و اصولي صورت نگرفته است. با توجه به اينكه كيفيت ساخت و ساز در تهران چندان با ساير شهرهاي كشور تفاوت ندارد، با نگاهي به تلفات و خسارات ناشي از زلزله هاي گذشته كشور، ضرورت بهسازي و مقاوم سازي اصولي سازه هاي موجود در شهر تهران بيش از پيش روشن مي گردد.

ساختمانهاي فلزي موجود در شهر تهران، به دلايل زير در برابر زلزله آسيب پذيرند و نياز به مقاوم سازي دارند.

- بسياري از ساختمانهاي فلزي قديمي طبق هيچ آيين نامه اي ساخته نشده اند و مقاومت لرزه اي جانبي ندارند.

- برخي ساختمانهاي فلزي نوساز طبق آخرين يافته هاي علمي و آيين نامه هاي معتبر ساخته نشده اند.

- برخي ساختمانهاي فلزي هم ضوابط آيين نامه هاي فعلي را که ضوابط حداقل مي باشند، برآورده مي سازند. ولي ممكن است سطح عملکرد بالاتري مورد انتظار باشد، که براي ارتقاي آن سطح عملکرد، نياز به بهسازي و مقاوم سازي داشته باشند]1[.

   اين در حالي است كه مطابق با پيشرفت هاي سال هاي اخير در امر مهندسي زلزله، احداث بناهاي مقاوم در برابر زلزله چندان دور از دسترس نيست. براي جلوگيري از تلفات و خسارات مشابه زلزله هاي گذشته، روشهاي بسياري ابداع شده اند كه به كمك آنها مي توان علاوه بر ساخت بناهاي ايمن در برابر زلزله، ساختمانهاي موجودي را كه يا بر طبق آيين نامه اي ساخته نشده اند و يا مطابق استاندارد هاي قديمي بنا شده اند و به هر حال جوابگوي ضوابط مورد نياز، بر طبق استانداردهاي روز دنيا نمي باشند، مقاوم سازي نمود. از جمله اين روشها مي توان به روشهاي كنترل غير فعال اشاره نمود. اين روشها با ايجاد تغييراتي دائمي در سازه، شكل پذيري و قابليت استهلاک انرژی سازه را افزايش مي دهند و به اين ترتيب، پاسخ هاي سازه نظير برش پايه، تغيير مكان جانبي و نسبي طبقات، شتاب حداكثر طبقات و ...  کاهش مي يابند. با استفاده از روشهاي كنترل غير فعال مي توان علاوه بر ساخت بناهاي ايمن در برابر زلزله، اين گونه ساختمانها را كه يا مقاومت جانبي كافي ندارند يا نياز به ارتقاي سطح عملكرد لرزه اي دارند را نيز، مقاوم سازي نمود.

2- آسيبهاي وارده به ساختمانهاي فولادي در زلزله هاي گذشته

     زلزله رودبار- منجيل با بزرگي3/7 درجه در مقياس امواج دروني زمين در نيمه شب 31 خرداد 1369 بخشهاي وسيعي ازشمال ايران را لرزاند. اين زلزله به 1600 روستا آسيب عمده وارد ساخت. بيش از 200 هزار ساختمان و همچنين اراضي و تأسيسات کشاورزي، شبکه هاي ارتباطي و شبکه هاي نفت، گاز، آب، برق و تلفن دچار آسيب هاي کلي گرديدند]2 .[

     علي رغم تخريب شديد ساختمانهاي بنايي، تخريب ساختمانهاي فلزي به مراتب كمتربود.  ساختمانهاي فلزي بدليل رفتارنرم اجزاي سازه بويژه اتصالات وتاثيرسازه اي ميانقابها که درمحاسبات ناديده گرفته مي شوند عمدتاً پايداري خود را حفظ کرده بودند. عدم طراحي صحيح ميانقابها و طراحي اتصال مناسب آنها با اسکلت فلزي باعث شده بود اسکلت بر اثر ضربه زدن ميانقاب تضعيف گردد. عدم تقارن ميانقابها موجب شده است تير فوقاني که بدون اتصال به نبشي نشيمن روي آن نشسته، يا به چند خال جوش اکتفا شده است از جايش در برود]3 .[

     عدم استفاده از مهاربند موجب تغيير شکلهاي زياد، جاری شدن ستون يا حتي تخريب کامل برخي از سازه هاي فولادي شده بود(شکل1). نقطه ضعف اصلي سازه هاي فولادي اتصالات اين سازه ها بود. اتصالات عمدتاً بدليل طراحي نامناسب، مانند اتصالات خورجيني(شکلهای2- الف و2- ب) يا اجراي نامناسب بدليل کيفيت نازل جوشکاري مشکل داشتند. اشکال عمده ي اتصالات خورجيني، گيردار در نظر گرفتن آنها است که در عمل نمي توانند چنين نقشي را ايفا نمايند. ابعاد ناکافي پي باعث شده لبه ی صفحه ی زير سري در نزديکي لبه بتن قرار گيرد و هنگاميکه بر اثر زلزله، تنش زير لبه ی صفحه زير سري افزايش مي يابد لبه بتن ورقه ورقه شده يا اصطلاحاً لب پر شود. عدم رعايت فاصله از ساختمان مجاور منجر به ضربه زدن ساختمانها به هم شده بود. در اثر اين ضربه ها ساختمانها دچار آسيب ديدگي شده بودند]5و4.[

شکل1- جاری شدن ستون بدليل عدم استفاده از سيستم باربرجانبی]6 [

شکل2- اتصالات خورجينی

                            الف- عملکرد ضعيف سازه با اتصال                                                               ب- نمونه  اتصالات خورجيني 

                                      خورجينی]6 [                                                                                        رايج در منطقه]6 [

     اگرچه سازه هاي فولادي مهاربندي شده عملکرد نسبتا مناسبي در برابر زلزله داشتند ولي استفاده از مهاربندي متشکل از ميلگرد و بست دو پيچه (بست قورباغه اي) آسيب پذيرتر بودند. اين مهاربندها بدليل سادگي و قابليت نصب سريع، زياد استفاده شده بودند. حذف مهاربندها در طبقه همکف منجر به ايجاد طبقه نرم يا ضعيف در اين طبقات شده بود. با ايجاد طبقه نرم يا ضعيف در طبقه همکف حتي در شهر رشت که 60 کيلومتر از مرکز زلزله فاصله داشت، آسيبهاي وسيعي ايجاد شده بود]5و4.[

     مهاربندي هاي بعضاً ناقص، نامتقارن، غير منطقي و طراحي نشده از دلايل آسيب پذيري ساختمانهاي مهاربندي شده، بود. همچنين استفاده از تير لانه زنبوري بدون تقويت، وجود بازشو با ابعاد بزرگ، اضافه کردن يکي دو طبقه جديد به ساختمانهايي که تحمل طبقات موجود را هم بطور کامل نداشتند، استفاده از مقاطع ساختمانهاي 3 طبقه در ساختمانهاي 7-8 طبقه، استفاده از ستونهاي دوبل با وصله و اتصالات نامناسب، سقفهاي سنگين و در کل عدم رعايت ضوابط طراحي و اجرايي از ديگر دلايل آسيب پذيري ساختمانهاي فولادي بود]7.[

     زلزله چنگوره- آوج با بزرگي 3/6 درجه در مقياس امواج دروني زمين در اول تير 1381 استانهاي قزوين و همدان را لرزاند. ساختمانهاي فلزي به دو دسته نيمه اسکلت و تمام اسکلت تقسيم مي شدند. ساختمانهاي نيمه اسکلت فاقد سيستم باربر جانبي طراحي شده و يا کلافهاي قائم و افقي بودند. سقف آنها از نوع طاق ضربي بدون مهاربندي افقي مناسب يا اتصال صحيح با ديوارهاي پيراموني بودند. اين ساختمانها در کل از شکل پذيري پاييني برخوردار بودند]8و 7.[

     ساختمانهاي تمام اسکلت نيز فاقد مهاربندي بودند. در هر دو جهت از قاب ساده استفاده شده بود (شکل3). ميانقابها بدون اتصال خاصي به اسکلت متصل بودند و فاقد شکل پذيري بودند. عدم اتصال کافي بين ورق اتصال مهاربند و اسکلت موجب شده بود عملاً نيروي زلزله به مهاربندها منتقل نشود. يکي از اتصالات رايج اين منطقه سوراخ کردن قوطي فولادي، ستون، و عبور تير فولادي I شکل از ميان ستون بود(شکل4). بار ثقلي بوسيله نبشي نشمين به ستون منتقل مي شد. اين سيستم باعث تضعيف ظرفيت لنگر خمشي ستون در محل اتصال به تير، ضعف ستون در برابر کمانش، انتقال نيروي محوري بال تير به ستون بدون استفاده از ورق سخت کننده، شده بود. بدليل نازک بودن ورق قوطي، ستون براحتي کمانش کرده بود و چون تير قوي و ستون ضعيف مي باشد مفاصل پلاستيک، در ستونها شکل گرفته بودند]7.[

           شکل3- سازه اسکلت فلزی بدون مهاربند                                                شکل4- عبورتيرفولادی ازميان ستون  بامقطع قوطی

   استفاده از تير لانه زنبوري در سيستم EBF، جوشکاري با کيفيت پايين، عدم تقارن مهاربندها در پلان ساختمان و استفاده از مهار بند هاي ضعيف و لاغر از ديگر دلايل آسيب پذيري ساختمانهاي تمام اسکلت در برابر زلزله چنگوره - آوج قلمداد مي گردد]8.[

     يکي ديگر از زلزله هاي مخرب زلزله 5 ديماه 1382 بم مي باشد. اين زلزله نسبتاً شديد با بزرگي 6/6 درجه در مقياس امواج دروني زمين 30000 نفر را کشت و همين حدود را زخمي نمود. اغلب قسمتهاي شهر کاملاً تخريب شدند. علت اصلي اين خسارات قابل توجه عدم رعايت اصول اوليه مهندسي زلزله در طرح و اجراي سازه ها بوده است. چون اين منطقه سابقه وقوع زلزله نداشته است، در اغلب سازه ها حتي ابتدايي ترين اصول مهندسي زلزله رعايت نشده بود. اکثر ساختمانها فاقد سيستم مهاربندي جانبي بودند. اين ساختمانها به مقاومت ميانقابها و ظرفيت خمشي اتصالات متکي بودند. حال آنکه اغلب اتصالات بکار رفته ساده بودند و ظرفيت خمشي قابل توجهي در جذب و استهلاک انرژي نداشتند. اما در بيشتر ساختمانهايي که سيستم مهاربندي، هر چند ضعيف وجود داشته از تخريب کامل ساختمان جلوگيري شده است]10و9.[ 

     علت ايجاد آسيبهاي عمده در برخي ساختمانهاي مهار بندي شده، عدم تقارن ياضعيف بودن سيستم مهاربندي، ضعف اتصالات و جوشکاري آنها يا عدم صلبيت لازم سقف برآورد مي گردد. درصد قابل توجهي از ساختمانهاي فولادي شهر بم از نوع نيمه اسکلت بودند و قريب به اتفاق آنها تخريب شدند. در اين ساختمانها ترکيب ستونها و تيرهاي انعطاف پذير با ديوارهاي آجري ترد و شکننده منجر به تخريب ساختمان گرديده است. اين امر نشان مي دهد استفاده از تير و ستون فولادي بدون استفاده از اتصالات و سيستم مهاربندي مناسب ارجحيت چنداني نسبت به ساختمانهاي غير مهندسي ساز ندارد. اغلب ساختمانهاي نيمه اسکلت فاقد کلافهاي قائم و افقي بوده و شکل پذيري بسيار کمي داشتند ]10و9[. 

     در مجموع علل تخريب سازه هاي فولادي و نيمه اسکلت در بم شامل موارد زير است:

1- عدم تقارن مهاربندي ها و ساير سيستمهاي تامين سختي منجر به ايجاد پيچش در ساختمان گرديده بود.

2- طرح و اجراي ضعيف مهاربندي ها (شکلهای5- الف و 5- ب) و يا عدم استفاده از مهاربندي و يا اتصال ناکافي آنها به صفحه اتصال و ضعف جوشکاري. برخي اعضاي مهاربندي استفاده شده، چنان ضعيف به صفحه اتصال متصل شده بودند که با اولين تکانها از ساختمان جدا شدند و عملاً مشارکتي در باربري جانبي نداشتند. استفاده از مهاربنديهای غير اصولی از ديگر اشکالات سيستمهای مهاربندی در سازه های فلزی بود.

             الف- بريدن مهاربند ضعيف                   ب- کمانش مهاربندوجداشدن صفحه اتصال

شکل5- عملکرد ضعيف برخی مهاربندها در زلزله بم

3- عدم تامين سختي کافي در جهت عرضي به دليل مشکلات معماري.

4- ضعف در  طراحي ستونها به عنوان عضو اصلي هر ساختمان. استفاده از يک يا دو تيپ پروفيل در سازه موجب شده بود پروفيل بکار رفته براي برخي ستونها جوابگو نباشد. همچنين کافي نبودن فاصله و ابعاد ورق بست در ستونهاي دوبل موجب آسيب پذيري اين ستونها گرديده بود. اتصال نامناسب تير به ستون و ستون به ستون از ديگر مشکلات در طرح و اجراي ستونها بوده است.

5- عدم اتصال مناسب ستونها به پي نظير اتصال ستون به صفحه ستون و صفحه ستون به پي نيز موجب خساراتي در اثر زلزله شده بود.

6- استفاده از تير لانه زنبوري در جهت مهاربندي نشده، بدليل ضعف آن در برش، نشان از عدم درک عوامل طراحی يا اجرايی از رفتار قاب خمشی دارد.

7- استفاده از سقفهاي طاق ضربي بدون استفاده از ميلگرد يا تسمه فولادي به صورت ضربدري براي مهاربندي تير آهن هاي سقف، موجب شده بود سقف بصورت صلب عمل ننمايد.

8- استفاده از سقفهاي سنگين موجب افزايش نيروي زلزله گرديده بود.

9- عدم استفاده از کلاف بندي قائم و افقي موجب انهدام ديوار آجري باربر اطراف ساختمانهاي نيمه اسکلت گرديده بود]10و9[.

3- انواع روشهاي کنترل غير فعال

   همانطور كه قبلا اشاره شد، با كمك روشهاي كنترل غير فعال مي توان سازه هاي با استهلاك انرژي بالايي طراحي و اجرا نمود كه براحتي در مقابل زلزله آسيب نبينند. همچنين مي توان رفتار لرزه اي سازه هاي آسيب پذير موجود را بهبود بخشيد. در ادامه برخي از اين روشها توضيح داده شده اند.

3-1- جداگرهاي لرزه اي : (Base Isolator)

   در اين روش سازه بوسيله جداگرها از پي مجزا شده و مجموعه پي و سازه به صورت يک سيستم دو درجه آزادي عمل مي کند. با استفاده از اين سيستم، سازه انعطاف پذيرتر مي شود و در نتيجه، ميزان جذب انرژي آن بيشتر مي شود. همچنين چون تغيير مکان نسبي بين طبقات کاهش مي يابد، نيروي جانبي به وجود آمده در ستونها نيز، کاهش مي يابد [11]. 

3-2- ميراگرهاي كمكي (اصطکاکي، ويسکوالاستيک و ميراگر با سيال ويسکوز )

   با افزودن ميراگرهاي كمكي مي توان انرژي سازه را مستهلک نمود و به اين ترتيب پاسخهاي سازه را كاهش داد. ميراگرهاي اصطکاکي با ايجاد اصطکاک و ميراگرهاي ويسکوالاستيک با افزايش سختي جانبي و ميرايي ويسکوز، انرژي را مستهلک مي کنند. ميراگر با سيال ويسکوز نيز، از يک مخزن و يکسري لوله پر از سيال تشكيل شده و با عبور جريان در محفظه‌ی بسته انرژي را مستهلک مي گرداند. هر چقدر ويسکوزيته بالاتر باشد، استهلاک انرژي بيشتر است. اين گونه ميراگرها به ابعاد وسيعي نياز ندارند و راندمان بالاتري نسبت به ميراگرهاي اصطکاکي و ميراگرهاي ويسکوالاستيک [11,12].

3-3- ميراگرهاي جرمي متعادل : (Tuned Mass Dampers)

      در اين سيستم با اضافه کردن يک جرم يا همان TMD نياز به استهلاک انرژي توسط اعضاي سازه اي کاهش مي يابد. در اين روش يک سيستم جرم و فنر معمولاً در بالاي سازه قرار مي گيرد. هنگام باد يا زلزله سيستم TMD بر خلاف جهت سازه حرکت مي کند و با اين عمل يک نيروي برگرداننده توليد مي کند که تا حدي نيروي باد يا زلزله را خنثي  مي‌نمايد[11].

3-4- ميراگرهاي مايع متعادل  : (Tuned Liquid Dampers)

      در اين سيستم با ريختن مايع در ظروفي که روي بام قرار گرفته اند و حرکت مايع داخل ظرف، انرژي لرزه اي مستهلک مي شود. ميراگرهاي مايع متوازن اصولا ماهيت غير خطي دارند. در سيستم TLD چسبندگي يا عمق سيالات چندان اهميت ندارد. مي توان سيستم TLD را طوري طراحي نمود که  با عبور جريان مايع درون يک مسير بسته يا از داخل سوراخهاي تعبيه شده در مسير لوله، انرژي را مستهلک گرداند.[11]

3- 5- ورقهاي ADAS

      اين صفحات X شکل که از نوع ميراگرهاي فلزي جاري شونده هستند، از طريق تغيير شکل خمشي صفحات فولادي نرم مقدار زيادي انرژي مستهلک مي نمايند و در نتيجه اعضاي سازه اي کمتر آسيب مي بينند. اين قطعات بايد ضعيف تر از اعضاي سازه اي باشند تا جاري شدگي در قطعاتي که به اين منظور طراحي شده اند، رخ دهد و نه در اعضاي اصلي. ورقهاي ADAS به موازات هم بين اتصالات بالا و پائين با اتصال گيردار وصل مي شوند و سختي و ميرايي سيستم را افزايش مي دهند. پس از يک زلزله به آساني تنها با تعويض اين قطعات مي توان دوباره از سازه استفاده نمود. در ورقهايADAS، جاري شدگي در تمام ارتفاع صفحه پخش مي شود. در حاليکه در صفحات مستطيل شکل جاري شدگي تنها در يک انتهاي صفحه رخ مي دهد که نشان از به صرفه تر بودن ورقهاي ADAS مي باشد[11].

3-6- ورقهاي TADAS

      اين ورقهاي V شکل نيز مشابه المانهاي ADAS مي باشند و از مزاياي آنها برخوردارند. اين المانها از نظر سختي و مقاومت قابل قبولند ولي در زلزله هاي شديد ممکن است شکل پذيري آنها کافي نباشد. برخلاف المانهاي ADAS، ورقهاي TADAS مشابه المانهاي يک سرگيردار عمل مي نمايند. در امتداد خود صفحه، صفحات مثلثي TADAS نسبتاً صلب مي باشند ولي انتهاي آنها براي چرخش آزاد است. با استفاده از ورقهاي TADAS پريود قاب کاهش و سختي آن افزايش مي يابد. به عبارت ديگر با استفاده از اين قطعات سازه صلب تر         مي شود و تغيير مکان حداکثر، کاهش قابل ملاحظه اي مي يابد. با استفاده از ميراگر TADAS تغيير مکان نسبي حداکثر نيز يکنواخت تر مي گردد. با افزايش ارتفاع سازه، استفاده از اين ورقها  موثر تر است[11].

3- 7- قابهاي مهاربندي خارج از مرکز : (Eccentrical Braced Frames)

   سيستم قاب با مهاربندي واگرا حدود سه دهه پيش توسط پوپوف و همكاران پيشنهاد شده است. اين سيستم از يك طرف همانند قابهاي خمشي داراي شكل‌پذيري مناسب و از طرف ديگر همچون سيستم مهاربندي هم ‌مركز سختي قابل‌ قبولي از خود نشان مي دهد. امتداد راستاي يك بادبند در اين سيستم تعمداً داراي خروج از مركزيت نسبت به محل تقاطع تير و ستون يا محل تقاطع تير و بادبند ديگر مي‌باشد. با انتخاب مناسب مقدار خروج از مركزيت، قاب تا حد قابل توجهي سختي خود را حفظ خواهد كرد، ضمن اين‌كه بواسطه تسليم برشي در قسمت كوتاهي از تير (موسوم به تير رابط يا تير پيوند)، شكل پذيري و ظرفيت استهلاك انرژي لازم احراز خواهد شد. تير پيوند با جذب انرژي زلزله، مانع از وارد شدن آسيب به ساير قسمتهاي سازه مي گردد. در صورت استفاده از تيرهاي رابط بلند، انرژي به واسطه تشكيل مفاصل پلاستيك خمشي در دو انتهاي تير رابط مستهلك خواهد شد. عملكرد ضعيف تر تير هاي رابط بلند نسبت به رابط هاي كوتاه با آزمايشات متعدد به اثبات رسيده است.[13,14]

3-8- قابهاي مهاربندي زانويي : (Knee Breced Frames)

      سيستم ديگري كه داراي مزاياي مشابه با سيستم قاب مهاربندي واگرا مي باشد، قاب مهاربندي شده با اعضاي زانويي نام دارد كه اولين بار توسط Aristizabal-Ochoa (1986) ابداع شد. در اين سيستم، مهاربندها به واسطه عضوي فرعي موسوم به عضو زانويي به تير و ستون متصل مي‌شوند. در اين سيستم، عضو زانويي به هنگام زلزله به صورت فيوز شکل پذير عمل مي کند و با جاري شدن، انرژي زلزله را مستهلک مي گرداند. قاب و مهاربند قطري در اين سيستم به صورت الاستيک باقي مي مانند. اين سيستم علاوه بر برخورداري از سختي قابل توجه، از شکل پذيري بالايي نيز برخوردار است. مزيت اين سيستم نسبت به سيستم EBF اين است که در سيستم KBF مي توان تنهاعضو زانويي را تعويض نمود ولي در سيستم EBF بايد قسمتي از تير را تعويض نمود] 15 , 14 [.

3-9- تير پيوند قائم : (Vertical Shear Link)

      يکي از مؤثرترين سيستمهاي اتلاف غير فعال انرژي است که در سازه ها بررسي شده و استفاده از آن براساس تحقيقات عددي و آزمايشگاهي رضايتبخش بوده است. تير پيوند قائم در واقع يکی از انواع سيستمهاي پانل برشي SPS مي باشد كه به يک زوج مهاربند شورون الحاق مي شوند. اين قطعات بين گره دو مهاربند شورون و بال پاييني تير کفي بالا نصب مي شوند. طراحي به گونه اي صورت       مي گيرد که ابتدا قطعات VSL جاري شوند و بدين ترتيب، انرژي زلزله را مستهلک مي نمايند. با استهلاک انرژي توسط اين قطعات ساير عناصر اصلي مثل تير، ستون و مهاربند الاستيک باقي مي مانند. بهمين دليل اين قطعات از فولاد نرم ساخته مي شوند. طول تير پيوند يکي از پارامترهاي مهم در طراحي VSL است. عملكرد ضعيف تر تير هاي پيوند بلند نسبت به تير هاي پيوند كوتاه با آزمايشات متعدد به اثبات رسيده است. در واقع رفتار تيرهاي رابط كوتاه كه در آن برش حاكم است رضايتبخش تر از رفتار تيرهاي رابط بلند است كه خمش در آنها رفتار غالب است]6 .[

     براي اينکه گسيختگي در برش پيش از خمش رخ دهد آئين نامه ها طول مفصل را به مقدار زير محدود مي کنند. .[16,17,18]                                                                                                                                                                                                                                                                                                              (1)                                                                                                

     زاويه چرخش يکي ديگر از پارامترهاي مهم در طراحي تير پيوند قائم است. براي تيرهاي پيوند با طول كمتر از، اين ميزان طبق                    AISC 1997 به 08/0، طبق UBC 1997 به 09/0 و طبق CISC1991 به 06/0 راديان محدود شده است  .[16,17,18]از آنجاييكه طراحي بايد به گونه اي صورت گيرد كه جان تير پيوند قائم جاري شود و انرژي زلزله را مستهلك نمايد و ساير اعضاي سازه مثل تير، ستون و مهاربند پس از زلزله الاستيك باقي بمانند، هر مهاربند بايد داراي مقاومت فشاري معادل با 5/1 برابر نيروي محوري متناظر با مقاومت كنترل كننده تير پيوند قائم باشد. مقاومت كنترل كننده تير پيوند برابر با مقاومت برشي، ، يا مقاومت خمشي تقليل يافته، ، هر كدام كه منجر به نيروي كمتر در مهاربند مي شود، در نظر گرفته مي شود[18]. سخت كننده هايي با اتصال سراسري به جان بايد در محل برخورد مهاربند به تير در دو طرف جان، در نظر گرفته شود. اين سخت كننده ها منتقل كننده نيروي هاي برشي و همچنين مقيد كننده جان تير در برابر كمانش مي باشند. همچنين به منظور جلوگيري از كمانش جان، در تير پيوند بايد سخت كننده هاي مياني، جان را مهار نمايند. سخت كننده هاي مياني بايد به طور سراسري به جان متصل شوند. ضوابط مربوط به سخت كننده ها در آيين نامه هاي معتبر آمده است.[16,17,18]

    براي نشان دادن تاثير استفاده از تيرپيوند قائم در استهلاك انرژي اعمال شده بر سازه پنج نمونه از اين قطعات مورد آزمايش قرارگرفتند. در ادامه با مروري بر نتايج حاصل از اين آزمايشها، عملكرد مناسب اين قطعات مورد بررسي قرار گرفته است.

4- تدارك آزمايش ها و تجهيزات مورد نياز

4-1- دستگاههاي مورد نياز

     به منظور بررسي رفتار اين قطعات، 5 نمونه تير پيوند قائم مورد آزمايش قرار گرفتند. آزمايشها در آزمايشگاه سازه مركز تحقيقات ساختمان و مسكن نجام گرفت. در اين آزمايشگاه، معمولا جهت انجام بارگذاري رفت و برگشتي از جكهاي هيدروليكي استفاده مي‌شود. جكهاي هيدروليكي مربوطه از يك طرف توسط كابلهايي به پمپهاي برقي قابل تنظيم متصل مي‌شوند و از طرف ديگر به دستگاه ثبت نيرو و تغيير‌مكان ( دستگاه Data Logger ) متصل مي‌شوند، كه توسط اين مجموعه مي توان ميزان نيروي اعمالي و نيز تغيير‌مكانهاي ايجاد شده را بطور دقيق ثبت كرد. جهت تامين تكيه‌گاههاي لازم براي تحمل و نگهداري، از قابهاي مثلثي شكل استفاده مي‌شود.

     همچنين جهت اندازه‌گيري ميزان كرنشها و تغيير‌مكانها در نقاط مختلف نمونه، از كرنش‌سنج و تغيير‌مكان سنجهايي با كيفيت متناسب با توجه به وضعيت نمونه مورد آزمايش و كارهاي تحليلي انجام شده، استفاده مي شود. مثلا در نقاطي كه احتمال رفتار غير ارتجاعي در آنها وجود دارد از كرنش‌سنجهاي‌پلاستيكي(YELFA5,2)‌‌و‌درسايرنقاط از كرنش‌سنجهاي الاستيكي(KFG1011) استفاده‌ مي شود و يا با توجه به ثبت تغيير مكان نسبي دو نقطه از تغيير مكان سنجهاي سيمي و يا ميله‌اي استفاده مي‌شود، كه اين ابزار هركدام داراي دقت خاصي مي‌باشند.

4-2- توصيف نمونه هاي آزمايشي

      به منظور انجام مطالعات عددي روي قاب‌هاي با پانل برشي و به دنبال آن انجام آزمايشات مربوطه، ابتدا پنج نمونه قاب يك طبقه يك دهانه طراحي شدند. طراحي ها بر اساس آيين نامه AISC-LRFD1997 و مقررات لرزه‌اي مربوطه انجام مي گيرد. از آن جا كه طراحي يك قاب يك طبقه يك دهانه بر اساس بارهاي واقعي معمولاً مقاطع كوچكي را براي اعضاء سازه‌اي نتيجه  مي دهد، تصميم گرفته شد كه با پيش فرض كردن مشخصات تير پيوند قائم، ساير اعضاء متناسب با ظرفيت برشي تير پيوند طراحي شوند. لازم به يادآوري است كه با در نظر گرفتن اين نكته كه در آزمايشگاه سازه فاصله سوراخها در كف قوي برابر 60 سانتيمتر مي باشد، ارتفاع ستون 3 متر و طول تير 2/4 متر تعيين شدند. در جدول 1 مشخصات قابها و تيرهاي پيوند، در 5 نمونه مورد آزمايش  نشان داده شده است.

جدول 1- مشخصات قابهاي فولادي مورد آزمايش

      اتصال تير به پانل برشي از نوع پيچي اصطكاكي بوده و جهت اينكار از 8 عدد پيچ  پر مقاومت M20  از نوع A325 استفاده شده است. براي مقايسه بين منحني هاي مختلف، نياز به در دست داشتن تنش تسليم آنها مي باشد. در جدول 2 مشخصات مصالح فولادي براي نمونه هاي مورد آزمايش نشان داده شده اند.

جدول 2- مشخصات مصالح فولادي نمونه هاي مورد آزمايش

4-3- نحوه بارگذاري نمونه ها

     مطابق AISC1997 (Seismic Provision) سيكلهاي بارگذاري قرار بود به ترتيب 125/0، 25/0، 5/0، 1، 2 و 3 برابر تغيير مكان تسليم، هركدام سه سيكل و از 4 برابر تغيير مكان تسليم تا گسيختگي نمونه، هركدام دو سيكل به روش كنترل تغيير‌مكان اعمال گردد. اما در شرايط موجود در آزمايشگاه بعلت وجود لغزش در تكيه گاههاي مفصلي رسيدن به تغيير‌مكان مطلوب در تغيير مكانهاي كوچك دشوار بود. بدين جهت تا قبل از مرحله جاري‌شدگي نمونه، نحوه بارگذاري بر روي نمونه ها بصورت كنترل نيرو متناظر با تغيير‌مكانهاي مربوطه، به نمونه اعمال شد كه اين كار نيز مشابه با روش كنترل جابجايي در سه سيكل انجام شد. پس از اينكه اين نمونه جاري شد، روش بارگذاري نمونه به كنترل جابجايي تغيير يافت و از اين پس آزمايش كنترل شونده توسط تغيير شكل ادامه يافت.

5- بررسي فني و بحث بر روي نتايج آزمايشگاهي قابهاي فولادي داراي تير پيوند قائم

     در شكلهاي 6- الف و 6- ب، منحني هاي نيرو- تغيير مكان سيستم نمونه هاي اول تا پنجم مشاهده مي گردد. قاب سه نمونه اول با يكديگر و دو نمونه ديگر نيز با هم مشابه مي باشند. ضمن اينكه طول تير پيوند نيز در نمونه هاي اول تا سوم 20 سانتيمتر و در نمونه هاي چهارم و پنجم نيز 30 سانتيمتر مي باشد. بنابراين منحني هاي قابهاي مشابه در يك نمودار رسم مي شوند تا بتوان مقايسه مناسبتري بين منحني ها انجام داد.

شكل 6- الف- منحني نيرو- تغيير مكان نمونه هاي اول تا سوم

شكل6- ب- منحني نيرو- تغيير مكان نمونه هاي چهارم و پنجم

     همانطور كه مشاهده مي شود، تمام نمونه ها از منحني هاي انرژي چاق و پايداري برخوردار  مي باشند و استهلاك انرژي بالايي دارند. با استفاده از اين منحني ها ضريب شكل پذيري قابهاي داراي تير پوند بين 3/5 و 2/7  محاسبه مي شوند. البته 3/5 مربوط به نمونه اي كه جوش متصل كننده تير پيوند به سخت كننده انتهايي بريد و 3/6 مربوط به نمونه اي كه سخت كننده ندارد مي باشند. با صرفنظر از اين دو نمونه ضريب شكل پذيري قابها بين 9/6 و 2/7  بدست مي آيد كه از پراكندگي كمتر و سازگاري بيشتري نيز برخوردار مي باشند. همچنين ضريب رفتار مطابق روش شرح داده شده در مرجع ]6[ براي نمونه‌اي كه جوش آن بريد، 15/7 و براي ساير نمونه ها بين 97/8 و 65/10 بدست آمد كه نشان از كارايي اين قطعات دارد. نمونه سوم فاقد سخت كننده بود. نداشتن سخت كننده تا پيش از كمانش جان تير پيوند، تاثير چنداني بر رفتار قاب ندارد. ولي پس از كمانش جان، ظرفيت باربري قاب افت مي نمايد. همچنين در نمونه سوم بر خلاف ساير نمونه ها كه داراي سخت كننده بودند و بصورت برشي گسيخته شدند، جان تير پيوند بصورت قطري پاره شد.

     همانطور كه گفته شد، طول تير پيوند در نمونه چهارم به 30 سانتيمتر افزايش يافت. بر اساس محاسبات انجام شده بر مبناي آيين نامه AISC 1997 وUBC 1997 براي اينكه برش پيش از خمش روي دهد، استفاده از تير پيوند IPE140 با طول بيشتر از 39 سانتيمتر، مجاز نمي باشد. ولي آزمايش نشان مي دهد افزايش طول تير پيوند از 20 به 30 سانتيمتر هيچ تاثيرفاحشي در رفتار برشي تير پيوند ندارد.در اين آزمايش نمونه پنجم تصميم گرفته شد، از تير لانه زنبوري به عنوان تير كف استفاده شود تا كارايي سيستم پانل برشي با تيرهاي       لانه زنبوري مورد بررسي قرار گيرد. براي اين منظور از تير لانه زنبوري به همراه دو ورق تقويت در محل چشمه تير به ضخامت 6 ميليمتر استفاده گرديد. همانطور كه مشاهده مي شود، اگر جان تير لانه رنبوري تقويت شود، استفاده از آن هيچگونه اثر منفي بر رفتار هيسترتيك نمونه ندارد.

شكل7- الف- رفتار هيسترتيك تير پيوند نمونه هاي اول تا سوم

شكل 7- ب- رفتار هيسترتيك تير پيوند نمونه هاي چهارم و پنجم

     در شكلهاي 7- الف و 7- ب، رفتار هيسترتيك تير پيوند نمونه هاي اول تا پنجم مشاهده مي گردد. همانطور كه مشاهده مي شود، تمام نمونه ها داراي منحني هاي هيسترزيس چاق و پايدار مي باشند و هيچگونه جمع شدگي در آنها مشاهده نمي گردد. از مقايسه منحني نيرو- تغيير مكان با منحني هيسترزيس تير پيوند مشخص مي شود، بيشتر نيروي وارده بر قاب توسط تير پيوند تحمل مي گردد. بنابراين ملاحظه مي شود نمونه هاي مورد آزمايش عملكرد بسيار خوبي از خود نشان داده اند و انتظار الاستيك باقي ماندن ساير اعضا كاملا درست است و آزمايشها  هم اين موضوع را تاييد مي نمايند. همچنين حداكثر زاويه چرخش تير پيوند در اين نمونه ها بين 128/0 تا 156/0 رسيد. اين در حالي است كه AISC، UBC و  CISC اين ميزان را حداكثر به 08/0 ، 09/0 و 06/0 راديان محدود مي نمايند. شكل پذيري قطعه پانل برشي نيز محاسبه مي شود كه براي سه نمونه نخست به ترتيب برابر است با 9/29، 1/32 و 8/20 . پايين تر بودن شكل پذيري  نمونه سوم نسبت به دو نمونه اول به نداشتن سخت كننده در نمونه سوم نسبت داده مي شود. شكل پذيري نمونه هاي چهارم و پنجم نيز، به ترتيب برابر است با 3/9 و 2/18 . همانطوركه مشاهده مي گردد، با افزايش طول قطعه پانل برشي شكل پذيري اين قطعات كاهش مي يابد. همانطور كه مشاهده مي گردد با كاهش طول قطعه پانل برشي و افزايش سهم برش شكل پذيري افزايش مي يابد. با توجه به اينكه نمونه SPS4 از مقطع IPE140 و نمونه SPS5  از مقطع IPE160 مي باشد و حد اكثر طول مجاز (براي عملكرد برشي) مطابق آيين نامه AISC1997 براي نمونه SPS4، برابر 39 سانتيمتر و براي براي نمونه SPS5، برابر 45 سانتيمتر مي باشد، با نزديك شدن به حد بالاي عملكرد برشي، شكل پذيري در نمونه چهارم نسبت به نمونه پنجم كاهش چشمگيري مي يابد. در حاليكه در دو نمونه اول كه شرايطي مشابه با نمونه هاي چهارم و پنجم دارند، ولي طول قطعه پانل برشي 20 سانتيمتر مي باشد، تفاوت چنداني بين شكل پذيري اين دو نمونه وجود ندارد. بنابر اين مشخص مي گردد كه عملكرد تير پيوند كوتاه نسبت به تير پيوند بلند حتي در صورتيكه هر دو در ناحيه عملكرد برشي كامل قرار دارند به مراتب رضايتبخش تر است.

     در شرايطي كه نيروي محوري لازم براي جاري شدن ستونها حدود 80 تن بود، نيروي محوري ستونها از 6/1 تن فراتر نرفت. همچنين با توجه به كرنش اندازه گيري شده در مهاربندها مشخص شد كه نيروي محوري در مهاربندها به بيش از نيمي از نيروي محوري نظير جاري شدن آنها نرسيد. بنابراين فرض استهلاك انرژي توسط تير پيوند و الاستيك باقي ماندن ساير اعضا تاييد مي شود.

6- نتيجه گيري

   كشور ايران جزو مناطق لرزه خيز دنيا مي باشد و بيشتر مناطق پر جمعيت كشور، از جمله پايتخت، در پهنه با خطر نسبي بسيار زياد يا زياد قرار دارند. همچنين بر اساس تجربيات بدست آمده از زلزله هاي اخير بسياري از ساختمانهاي موجود در كشور، داراي مقاومت كافي لرزه اي نمي باشند. روشهاي كنترل غير فعال با افزايش قابليت استهلاک انرژی و شكل پذيري، پاسخ هاي سازه را کاهش مي دهند. با كمك روشهاي کنترل غير فعال مي توان علاوه بر ساخت بناهاي ايمن در برابر زلزله، ساختمانهاي موجود در كشور را مقاوم سازي نمود. يكي از موثرترين سيستمهاي اتلاف غير فعال انرژي سيستم تير پيوند قائم يا پانل برشي مي باشد تيرهاي پيوند قائم داراي حلقه هاي هيسترزيس چاق و پايدار مي باشند. اين قطعات به عنوان يك عضو فرعي و فيوز شكل پذير با مستهلك نمودن انرژي، ضمن افزايش شكل پذيري سازه، مانع از جاري شدن ساير اعضاي قاب مانند تير، ستون و مهاربند مي گردند. عملكرد تير پيوندقائم با طول كوتاه، كه بصورت برشي تسليم    مي گردد، بمراتب بهتر از تيرهاي پيوند با طول زياد مي باشد. در صورتيكه براي اتصال تير پيوند به تير اصلي از پيچ استفاده شود، اين قطعات بسهولت قابل تعويض بوده و مي توانند به عنوان عضوي يكبار مصرف در نظر گرفته شوند.

   عدم استفاده از سخت كننده تا پيش از كمانش جان تير پيوند، تاثير زيادي در رفتار نمونه ندارد. ولي پس از آن سازه بسرعت دچار افت مقاومت مي شود. استفاده از سخت كننده ضمن افزايش شكل پذيري باعث مهار جانبي جان تير پيوند شده و موجب پايداري منحني هيسترزيس مي‌شود. دليل اينكه از تير پيوند انتظار رفتار شكل پذير مي رود، اين قطعات بايد از فولاد هاي نرم ساخته شوند. استفاده از تير  لانه زنبوري به عنوان تير كف به همراه دو ورق تقويت در محل چشمه هيچگونه اثر منفي بر رفتار هيسترتيك نمونه ندارد.بر اساس محاسبات انجام شده بر مبناي آيين نامه ها براي اينكه برش پيش از خمش روي دهد، استفاده از تير پيوند IPE140 با طول بيشتر از 39 سانتيمتر، مجاز نمي باشد. ولي آزمايش نشان داد افزايش طول تير پيوند از 20 به 30 سانتيمتر هيچ تاثيرفاحشي در رفتار برشي تير پيوند ندارد.

   حداكثر زاويه چرخش تير پيوند در اين نمونه ها بين 128/0 تا 156/0 رسيد. اين در حالي است كه AISC، UBC و  CISCاين ميزان را حداكثر به 08/0 ، 09/0 و 06/0 راديان محدود مي نمايند. بسته به طول تير پيوند و استفاده يا عدم استفاده از سخت كننده ضريب شكل پذيري موضعي تير پيوند بين 3/9 تا 1/32 متغير مي باشد.ضريب شكل پذيري قابهاي داراي تير پيوند قائم بين 3/5و 2/7  بدست آمد. ضريب رفتار نمونه ها بين 15/7 و 65/10 بدست آمد كه نشان از كارايي اين قطعات دارد. در مجموع با استفاده از تير پيوند قائم مشخص شد، فرض الاستيك باقي ماندن ساير اعضاي سازه مانند تير، ستون و مهاربند صحيح مي باشد و اين قطعات داراي شكل پذيري و استهلاك انرژي مناسبي مي باشند.

7- مراجع

]1 [غفوري آشتياني، محسن (1380) « كاهش خطر پذيري شهر تهران» .

]2 [زمين لغزه هاي ناشي از زلزله با نگرشي بر لغزسهاي بزرگ ناشي از زلزله 1369 منجيل ـ مركز مطالعات مقابله با سوانح طبيعي ـ بنياد مسكن انقلاب اسلامي.

]3 [گزارش تحليلي شماره 1، مؤسسه بين المللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله ، خرداد 1370، زلزله منجيل ـ رودبار ( ايران ) 31 خرداد 1369، شماره نشريه 1 ـ 91 ـ 70.

[4]زندي، امير پيمان (1369) «رفتار ساختمان ها در زلزله 31 خرداد 1369 منجيل» كنفرانس آزاد زلزله 31 خرداد ماه 1369 منجيل ، 20 و 21 مرداد ماه 1369، تهران ، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن .

 [5] قاليبافيان، مهدي (1369) « درس هايي از زلزله منجيل»، مجموعه مقالات سمينار مهندسي زلزله و زلزله شناسي، شهرداري تبريز و دانشگاه تبريز، 9 و 10 آبان ماه 1369.

]6 [ماهروزاده، ياسر(1384) « كاربرد پانل هاي برشي در كنترل غيرفعال سازه هاي فولادي متعارف»، پايان نامه كارشناسي ارشد، دانشكده فني، دانشگاه تهران

[7]مجيد زماني ، سهيل (1381) «  اثرات زلزله اول تير 1381 چنگوره ـ آوج بر ساختمانهاي تمام اسكلت فلزي»  مجموعه مقالات سمينار درس هايي از زلزله چنگوره ـ آوج، 1 مرداد 1381، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن . 

[8] حاج اسماعيلي، مهدي ، زهرايي، سيد مهدي ، خرمي، مرتضي (1381)  « بررسي عملكرد ساختمانهاي استانهاي قزوين و همدان در برابر زلزله چنگوره ـ آوج»، مجموعه مقالات سمينار درس هايي از زلزله چنگوره ـ آوج،  1 مرداد 1381، مركز تحقيقات ساختمان و مسكن .

[9]زهرايي، سيد مهدي(1382) «علل تخريب ساختمانهاي فولادي در زلزله بم »، عملكرد ساختمانهاي فولادي در زلزله بم ـ كارگاه آموزش مروري بر مشاهدات زلزله بم، دانشكده فني ـ دانشگاه تهران، 29 دي 1382

[10]زهرايي، سيد مهدي(1383) «علل تخريب ساختمانهاي فولادي در زلزله بم و توصيه راهكارهاي بهسازي سازه هاي مشابه موجود »، پژوهشنامه، پژوهشگاه زلزله شناسي و مهندسي زلزله، سال 7 شماره 2 تابستان 1383 .

[11] Soong , T.T. and Dargush G.F. (1988) “ Passive Energy Dissipation System in Structural Engineering” .

[12] Aiken Ian D., Douglas K. Nims , Andrew S. Whittaker , and James M. Kelly (1993)         “ Testing of Passive Energy Dissipation Systems” EARTHQUAKE SPECTRA , Vol.9 , No.3, EARTHQUAKE ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE CALIFORNIA, AUGUST 1993.

[13]Roeder, C.R., and Popov, E.P. (1978). “Eccentrically braced steel frames for earthquakes.” Journal of the Structural Division, ASCE, Vol. 104, No. ST3, 391-412.

[14]Aristizaba- Ochoa , J.D. (1986) “Disposable Knee bracing :Improvement In Seismic Design of Steel Frames” , J. Struct . Engrg. ,ASTE vol .112  No.7 p.p1544 -1552 .

 [15]ميثم گياهي، امير و مصيبي، عليرضا (1379) «بررسي رفتار لرزه اي ساختمان هاي فلزي تقويت شده توسط بادبندهاي زانويي» سمينار كارشناسي ارشد مهندسي زلزله، پژوهشكده ساختمان و مسكن، دي ماه سال 1379 .

 [16]AISC – Seismic Provision , 1997 . American Institute of Steel Construction

[17] UBC (1997). Uniform building code, International Conference of Building Officials, Whittier, Calif.

[18] CISC (1991). Canadian Institute of Steel Construction, Handbook of Steel Construction, Willowdale, Ontario.