بخشی از مقاله
خلاصه
به علت بروز زلزلههای شدید، روشهای مقاومسازی در برابر زلزله و کاهش خسارات و تلفات، بسیار اهمیت دارد. هدف از تقویت و مقاومسازی در درجه اول افزایش مقاومت جانبی است که باعث کاهش تغییر شکلها و درنتیجه کاهش وقوع خرابی میشود و هدف بعدی تبدیل سازه به یک سازه شکلپذیر که به روش کنترلشدهای وارد مرحله تسلیم گردد. چنین سازههایی دارای ظرفیت بالایی خواهند بود کهاحتمالاً در یک زلزله بسیار شدید خراب نخواهند شد.
سیستمهای مهاربندی مختلفی در ساختمانها با توجه به ساختگاه و مصالح موجود، به کار گرفته میشود . علاوه بر سیستمهای مهاربندی رایج هممرکز و خارج مرکز، سیستم مهاربندی OGRID نیز بهتازگی ارائه شده است. در این مقاله ضمن معرفی و تشریح مدلهای مختلف سیستم مهاربند OGRID که سختی زیاد و شکلپذیری مناسبی دارد، سعی شده است پارامترهای طراحی لرزهای مانند شتاب و جابجایی و دریفت محاسبه و تحلیل گردد. نتایج نشاندهنده عملکرد مناسب قاب با سیستم مهاربندی OGRID دارد.
.1 مقدمه
سازههای فولادی به فراوانی در ساختمانها مورد استفاده قرار میگیرند. در حالت کلی قابهای فولادی بهصورت قابهای مقاوم خمشی، قابهای مهاربندی متحدالمرکز - هممرکز، همگرا - و قابهای مهاربندی بدون محور - واگرا - تقسیم میشوند.[1] در اثر وقوع زلزله زمانیکه همه نیروهای وارد بر سازهمخصوصاً - وقتی تعداد طبقات افزایش یابد - قابلتحمل برای یک قاب فولادی نبوده و درصورتیکه از سیستم قاب خمشی استفاده شود مقاطع بیشازحد بزرگ شده و طرح غیر اقتصادی میشود.
قاب خمشی فولادی در ساختمانهای با ارتفاع متوسط و بلند برای مقاومت در برابر بارگذاری جانبی ایجاد میشود. هرچند آسیب اعضای سازه - تیر، ستون، اتصالات - بیشتر متأثر از پیچش خود عضو میباشد اما آسیب کل سازه تحت تأثیر مقدار بیشترین تغییر مکان جانبی طبقات است.[2] قاب خمشی و قابهای مهاربندیشده برای ایجاد مقاومت در برابر زلزله در انواع سازهها کاربرد دارد و نیز هرکدام بهتنهایی نمیتواند شکلپذیری و سختی سازه را تحت اثرات زلزله بهصورت همزمان فراهم آورد.[3]
قاب مقاوم خمشی هرچند یک سیستم مستهلک کننده خوب است، اما طراحی آن با مقاطع بزرگ، غیر اقتصادی است. قابهای مهاربندی هممرکز سختتر از قاب مقاوم خمشی است اما نمیتواند نیاز شکلپذیری و درنتیجه کمانش را تأمین کند.[4] مهاربندهای هممرکز مانعی برای پلان معماری بهحساب میآیند و میتوانند برای فضاسازی داخلی، راهروها و بازشوهای در و پنجره مشکلاتی ایجاد کنند. قاب مهاربندیشده سیستمی برای بهبود قاب خمشی بهوسیله حذف عملکرد خمشی و اضافه نمودن یک سیستم خرپایی طرهای میباشد، در این حالت برش وارده در ابتدا توسط اعضای قطری جذب شده و برش را بهصورت نیروی فشاری و کشش تبدیل کرده و به سیستم قائم انتقال میدهند.[5]
برای مرتفع کردن معایب قابهای مقاوم خمشی و قابهای مهاربندی هممرکز، آقایان Reoder و Popov در سال [6]1978 یک سیستم سازهای جدید به نام قابهای مهاربندی برونمحور را پیشنهاد کردند، که دارای سختی کافی و شکلپذیری مناسب است و بهوسیله نصب مهاربند برونمحور به تیر تأمین میشود.[5] Popov و همکارانش[8][7] در طول سالهای 1980 تا 1989 میلادی با انجام تحقیقات و آزمایشهای گوناگون مزیتهای فراوانی را برای سیستم مهاربندی واگرا ارائه نمودند که باعث تبدیلشدن این سیستم به یکی از سیستمهای متداول در ساخت سازههای فولادی شد.
Johnson در سال [9]2005 با انجام مطالعات ، تفاوت عملکرد لرزهای مهاربندها را بهمنظور بهبود عملکرد آنها، بر اساس تفاوت در روشهای حالت حدی و تنش مجاز را بررسی نمود. Roeder و همکاران در سال 2005 و [12][11][10] 2008 به ادامه مطالعات تحلیلی عملکرد مهاربندها بر اساس پارامترهای مختلف پرداختند. در این مطالعات بازه مشخصی در برخی از متغیرها مانند کرنش پلاستیک معادل برای کنترل شروع پارگی در اتصالات مهاربندها ارائه گردید. Lehman و همکارانش[13] با انجام آزمایش تفاوتهای لرزهای مهاربندها را با تغییراتی روی ورق اتصال ارائه نمودند.
یکی از انواع قابهای مهاربندی را قابهای زانویی میتوان نام برد که Ochoa در سال[14] 1986 ارائه نمود. مهاربند زانویی که از یک عضو بادبند زانویی و یک عضو مورب قطری تشکیل شده است که عضو زانویی یک عضو فیوز مانند است که توزیع انرژی را با تشکیل مفصل پلاستیک در دو انتهای آن و وسط دهانه آن در هنگامیکه ساختمان بهشدت تحت بارهای جانبی قرار میگیرد و همچنین عضو مورب سطح سختی جانبی را در محدوده الاستیک فراهم میکند.[15]
سیستم مهاربند OGRID شامل حلقههایی است که به تیر و ستونهای اطراف خود با اتصال خمشی متصل میشود. ایده این مهاربند توسط دکتر رضایی فر داده شده است. ساختار قاب آن شامل ستون و تیرهایی است که بهوسیلهی اتصالات خمشی به یکدیگر متصل شدهاند و قابلیت تحمل بار ثقلی را دارا میباشد.[16] سختی جانبی این سیستم در برابر بارهای جانبی بهوسیله حلقههایی که به تیر و ستونهای اطراف خود با اتصالات خمشی جوش یا پیچ شدهاند، تأمین میشود. این حلقهها در دو قسمت بالا و پایین به تیرها متصل شده و در دو طرف نیز به ستون متصل گردیدهاند.[17]
شکلهای 1 و 2 نمونهای از این سیستم مهاربندی را نشان میدهد که در پایینترین طبقه این مهاربند به فونداسیون اتصال یافته است. بر اساس مقطع استفادهشده در این مهاربند به دو مهاربند با نامهای OGRIDH و OGRIDI تقسیم میشود. در مهاربند OGRIDH - شکل - 1، مهاربند از بال خم شده است و در مهاربند OGRIDI - شکل - 2، مهاربند از سمت جان خم شده است. نوع دیگری از سیستم مهاربند OGRID نیز در این تحقیق به کار گرفته شده است که حلقه مهاربندی بهصورت نیمدایره به کار رفته است - شکل3و. - 4 این سیستم نیز مانند مهاربند OGRID به دو صورت با استفاده از مقطع I شکل که از جان - شکل - 3 و از بال خم شده است - شکل - 4، تعریف شده است.
