بخشی از مقاله

چکیده

در این پژوهش به منظور بررسی میزان تاثیر بکارگیری مهاربندهای کمانشناپذیر BRB بر رفتارلرزهای سازههای نامنظم در پلان ابتدا سه سازه 5 طبقه بتنی نامنظم هندسی که در هر سازه بینظمی شدیدتر شده با سیستم قاب خمشی معمولی به انضمام مهاربندهای فولادی که به صورت قطری میباشند با استفاده از آییننامه 2800 و مبحث ششم مقررات ملی ساختمان بارگذاری و با استفاده از مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تحلیل و طراحی شدند.

در گام بعد مهاربندهای کمانشناپذیر جایگزین مهاربندهای معمولی شده و مجدد تحلیل شدند. سپس با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی رفتار غیرخطی، سطح عملکرد، دریفت و میزان اتلاف انرژی توسط مهاربندها مورد بررسی قرار گرفت و نتایج سازههای با مهاربند معمولی با سازه با مهاربند کمانشناپذیر مقایسه شدند.

نتیجه این مطالعات نشان میدهد انرژی جذب شده توسط مهاربندهای BRB بیشتر از مهاربندهای معمولی است به همین دلیل مفاصل کمتری در تیرها و ستونها ایجاد میشود. همچنین مهاربندهای BRB جابجایی ساختمان را به علت سختی بالا حدود 34 درصد کنترل مینماید که باعث کاهش تنش در تیرها و ستونها شده و میتوان مقاطع را کاهش داد و سازه را سبک کرد. این بادبندها میتوانند شبیه میراگر عمل نمایند، زیرا قابلیت جذب انرژی بالایی دارند و همچنین در کشش و فشار مشابه عمل میکنند.

-1 مقدمه

یکی از سیستمهای غیرفعال مستهلک کننده انرژی استفاده از مهاربندهای کمانشتاب است، که قادر به اتلاف انرژی زیادی هنگام اثر زلزله بر سازه میباشد. بسیاری از نقایص رفتاری مهاربندهای متعارف نتیجه اختلاف بین ظرفیت فشاری و کششی این مهاربندها و زوال در مقاومت این مهاربندها تحت بارگذاری چرخهای میباشد، از این رو تحقیقات بسیاری صرف بهسازی این مهاربندها جهت رسیدن به یک رفتار الاستوپلاستیک ایدهآل انجام شده است.

برای رسیدن به این هدف با استفاده از مکانیزم مناسبی از کمانش فشاری مهاربند جلوگیری شده و امکان تسلیم فشاری فولاد فراهم میشود. روشی که مد نظر قرار گرفت عبارت بود از محصورسازی یک هسته فلزی شکلپذیر در میان حجمی از بتن که خود توسط یک غشای فلزی در برگرفته شده است. مبانی اصلی عملکرد این میراگر، جلوگیری از وقوع کمانش هسته فولادی به منظور امکان وقوع پدیده تسلیم فشاری در آن و در نتیجه امکان جذب انرژی در این عضو از سازه میباشد .

-2 اعضای تشکیل دهنده مهاربندهای کمانشتاب

مهاربند کمانشتاب BRB1 از یک هسته فولادی شکلپذیر تشکیل شده است. این هسته فولادی درون یک مقطع مستطیلی یا گرد که با بتن یا ملات پر شده است، قرار میگیرد. بتن یا ملاتی که بین هسته فولادی را پر میکند باعث تاخیر در کمانشهای موضعی هسته فولادی میشود. سطح روی هسته فولادی با یک ماده نچسب پوشانده میشود تا بتن از مقطع فولادی جدا شود. این ماده نچسب تا حدممکن باعث کاهش اصطکاک بین بتن و فولاد میگردد و انتقال نیروی محوری را از هستهی فولادی به بتن و مقطع فولادی قوطی شکل کاهش میدهد. در شکل 1 اعضای اصلی تشکیل دهنده مهاربند کمانشتاب نشان داده شده است. در ادامه به معرفی بخشهای مختلف تشکیل دهنده یک مهاربند کمانشتاب پرداخته خواهد شد.

شکل :1 اعضای اصلی تشکیل دهنده یک مهاربند کمانشتاب .

-2-1 هسته فلزی محصور شده

این قسمت عضو اصلی مهاربند محسوب میشود که بار محوری را تحمل میکند. از آنجایی که ایده اساسی مهاربندهای BRB تسلیم در فشار میباشد، بهتر است نوع فولاد هسته از نوع فولاد نرمه و با مقاومت پایینتر باشد تا در بارگذاریهای رفت و برگشتی تسلیم در فولاد اتفاق بیفتد و عمل استهلاک انرژی به خوبی صورت گیرد. اشکال مختلف مقطع هسته فولادی در شکل 2 نمایش داده شده است

شکل :2 شکلهای مختلف هسته فولادی محفظه محصورکننده 

-2-2 هسته فلزی محصور نشده

به منظور اتصال مهاربند به اسکلت سازه، به ناچار باید قسمتی از مهاربند محصور نشده باشد. برای این که کمانش در قسمت محصور نشده اتفاق نیفتد باید سطح مقطع بیشتری نسبت به قسمت محصور شده داشته باشد. تغییر مقطع نباید به شکل ناگهانی باشد، زیرا این کار موجب تمرکز تنش در ناحیه تغییر مقطع خواهد شد. به این منظور از یک ناحیه انتقالی استفاده میشود که در طول ناحیه انتقالی مطابق شکل 3 سطح مقطع به صورت ملایم بزرگ میشود.

شکل:3 هسته فلزی - قسمت محصور نشده -  

-2-3 ناحیه اتصال

معمولا اتصال مهاربندهای BRB به وسیله اتصال پیچی صورت می پذیرد، ولی می توان از اتصالات جوشی و پرچی نیز استفاده نمود. مزیت استفاده از اتصال پیچی نصب و تعویض راحت تر مهاربندهای BRB خواهد بود .[1]

-2-4 غلاف محصور کننده

اشکال مختلفی از غلاف محصور کننده مورد استفاده قرار گرفتهاند، گونه رایج غلاف محصور کننده یک غلاف فولادی مربع یا دایرهای شکل - که داخل آن از بتن پر شده است - میباشد

-2-5 ملات پرکننده

طرحاختلاط و عملآوری مناسب برای اطمینان از مقاومت فشاری ملات لازم خواهد بود. در غیر این صورت ملات نخواهد توانست مقاومت کافی در برابر کمانش فولاد را از خود نشان دهد. بر طبق گزارش پژوهشگاه ملی تایوان به غیر از بتن مواد دیگری همچون چوب و ماسه به عنوان ماده پر کننده استفاده شدهاند

-2-6 ماده نچسب

مکانیزم نچسبیده بودن BRB به وسیله این ماده فراهم میگردد. ماده نچسب، اصطکاک بین فولاد هسته و بتن محصورکننده را از بین میبرد و یا به حداقل میرساند. ماده نچسب فقط تغییرشکل جانبی فولاد هسته را به بتن محصورکننده انتقال میدهد و مانع از انتقال نیروی محوری به بتن محصور کننده میشود. محققان مختلف مادههای نچسب متفاوتی را در آزمایشات خود به کار بردهاند، ماده لاستیک مانند، پلیاتیلن، روغن سیلیکن و ماستیک از جمله مادههایی هستند که به عنوان ماده نچسب مورد استفاده قرار گرفتهاند

-3 تحلیل دینامیکی غیرخطی - تاریخچه زمانی -

زمین لرزه جزء بارهای دینامیکی بوده و این نوع بارها از نظر مقدار، جهت و موقعیت اثر با تغییراتی نسبت به زمان همراه میباشند. بنابراین بایستی انتظار داشت که رفتار سازه نیز در برابر زمین لرزهها با زمان تغییر کرده و کمیتهای پاسخ آن نظیر تغییر شکلها و نیروها، نیز وابسته به زمان باشند. طراحی و تحلیل سازهها به روش دینامیکی تاریخچه زمانی که رفتار غیرخطی مصالح و اثرات غیرخطی هندسی را در نظر بگیرد، تنها روش دقیق در تعیین رفتار و عملکرد سازهها در حین زلزله میباشد. انجام این نوع تحلیل با محدودیتهایی از قبیل انتخاب مناسب شتاب نگاشتها، انتخاب مدل رفتاری اعضاء، وقتگیر بودن و داشتن حجم محاسبات بسیار زیاد و... همراه است.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید