لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

بادبندهای کمانش ناپذیر قابلیت مستهلک­شدن و جذب انرژی مناسبی را دارا می­باشند. هدف از انجام این تحقیق به دست آوردن نتایج حاصل از رفتار دینامیکی سازه­های فلزی و سیستم لرزه­ای با مهاربندهای CBF و مقایسه آن ها با نتایج سازه های فلزی مجهز به مهاربند BRB با دو سطح مقطع مختلف تحت اثر زلزله حوزه نزدیک و کنترل بهتر ساختمان­ها در برابر زلزله می­باشد، با توجه به اینکه کشور ما در منطقه زلزله خیز قرارگرفته است در نظر گرفتن ملاحظات مربوط به زلزله­های نزدیک به گسل در طراحی طیف استاندارد زلزله اجتناب ناپذیر است. در این مقاله دو سازه فولادی 5 و 10 طبقه در نرم­افزار Etabs مورد مدلسازی قرار گرفته است. این نرم­افزار جهت طراحی اولیه عناصر سازه­ای انتخاب شده است و سپس با استفاده از نرم­افزار Perform-3D رفتار لرزه­ای آنها در زلزله­های حوزه نزدیک با دو مهاربند BRB و CBF ارزیابی شده است. نتیجه­ی این تحقیق نشان می­دهد که سازه های با بادبند­های کمانش ناپذیر، دارای مستهلک­شدن و جذب بالای انرژی بوده و رفتاری یکسان در فشار و کشش داشته که همین امر باعث حداکثر و بیشتر شدن برش پایه و همچنین عملکرد بهتری نسبت به سازه های با مهاربند CBF شده است. همچنین جابجایی ساختمان را به علت سختی بالا کنترل می­نمایند، در نهایت چنانچه سطح مقطع فلزی هسته مهاربند های BRB بیشتر باشد، عملکرد سازه و تغییر مکان ها بهتر کنترل می­گردد. در آخر مستهلک کردن انرژی توسط این بادبند همانطور که در بالا اشاره شد در کشش و فشار مساوی و مانند دمپر جواب می­دهد.

مهاربند کمانش ­ناپذیر با قابلیت برگشت به موقعیت اولیه که با عنوان SC-BRB شناخته می­ شود، اخیراً به منظور طراحی لرزه ­ای سازه­ ها و کنترل خسارت تحت اثر زمین لرزه های شدید، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته ­اند. در این نوع مهاربندها، فاز بازگشت توسط تاندون­ های پلیمری تأمین می­ گردد. در این راستا پژوهش حاضر سعی در ارزیابی رفتار این نوع مهاربند و مقایسه آن با قاب خمشی فولادی و قاب مهاربندی شده دارد. برای این منظور توسعه مدل عددی بر مبنای مطالعه آزمایشگاهی استوار بوده است. همچنین مقایسه ­ای میان عملکرد قاب خمشی ساده، قاب مهاربندی شده، قاب با مهاربندی کمانش­ناپذیر و قاب مهاربندی شده با سیستم SC-BRB انجام شد. در نهایت عملکرد لرزه ­ای قاب به همراه مهاربند SC-BRB صورت پذیرفت. نتایج بیانگر رفتار بسیار مناسب مهاربندهای SC-BRB بوده که استفاده از آن در سازه سبب بالا رفتن بسزای ظرفیت باربری و شکل­پذیری سازه شده است. اعمال مهاربند SC-BRB در قاب خمشی سبب شد تا ظرفیت باربری جانبی قاب یک طبقه یک دهانه از 1248 کیلونیوتن با 2/8 برابر رشد به 3576 کیلونیوتن افزایش یابد. همچنین مقاومت سازه پنج طبقه با استفاده از مهاربند SC-BRB در دهانه­ های وسط و دهانه­ های جانبی نسبت به قاب خمشی ساده به ترتیب 21 درصد و 38 درصد بیشتر بوده است.

قاب خرجینی یکی از سیستمهای سازه ای رایج در کشور می باشد و تحقیقات متعدد مبین نیازمندی این سیستم به مقاوم سازی لرزه ای است. در این مقاله نوع خاصی از میراگرهای هیسترزیس تحت عنوان مهاربندهای کمانش ناپذیر, مورد توجه قرار گرفته و سعی شده است تا رفتار این میراگر و سیستمهای دارای آن و همچنین فرایند طراحی آنها بررسی گردد. در نهایت با استفاده از این نوع میراگر یک قاب خرجینی نیازمند به تقویت لرزه ای مقاوم سازی شده و رفتار آن تحت شتاب نگاشتهای زلزله های ناغان، طبس و نورتریج بعد و قبل از تقویت بررسی و مقایسه گردیده است. نتایج عددی نشان داد که مهاربندهای کمانش ناپذیر توانایی بالایی در طراحی لرزه ای سازه های جدید و نیز مقاوم سازی سازه های موجود دارند.

مهاربندها به عنوان نوعی سیستم کنترل غیرفعال، نقش موثری در ایجاد مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد دارند. یکی از روش های بهره گیری بیشتر و اقتصادی تر از قابلیت مهاربندها استفاده از ظرفیت غیر ارتجاعی آن ها است. مهاربندهای معمولی تحت کشش دارای عملکرد خوبی هستند، ولی تحت فشار دچار کمانش شده و رفتار نامطلوب از خود نشان می دهند. این مشکل می تواند باعث کاهش ظرفیت اتلاف انرژی و شکل پذیری شود، که نقش مهمی در بارگذاری چرخه ای مانند زلزله به دلیل ماهیت بارهای لرزه ای دینامیکی دارد. به همین دلیل مهاربندهای کمانش ناپذیر در کشورهای مختلف به شکل قابل توجهی محبوب شده اند. مهاربندهای کمانش ناپذیر شامل هسته و غلاف فولادی می باشند. اگر چه هسته فولادی دارای ظرفیت فشاری ناچیز است، ولی ظرفیت آن را می توان با استفاده از یک غلاف فولادی یا غلاف محدود کننده ی کمانش افزایش داد. به همین منظور در این مقاله جهت بهبود رفتار لرزه ایی مهاربند های کمانش ناپذیر تک هسته ایی، مهاربند های کمانش ناپذیر سه هسته ایی پیشنهاد گردید که در آن از سه هسته با تنش تسلیم متفاوت به صورت موازی استفاده شده است. مهاربندهای کمانش ناپذیر به دو صورت تک هسته ایی و سه هسته ایی با ظرفیت کششی و فشاری یکسان ساخته شد و تحت پروتکل بارگذاری ATC-24 به صورت یک عضو محوری در آزمایشگاه تحت نیروی کشش و فشار قرار گرفتند. نمودار چرخه هیسترزیس هر کدام از مهاربندها به دست آمد و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد حلقه ی هیسترزیس مهاربند سه هسته ایی نسبت به مهاربند تک هسته ایی 3/16 % چاق تر و مساحت بیشتری دارد، این مطلب نمایان گر این است که مهاربند سه هسته ایی از ظرفیت جذب و استهلاک انرژی بالاتر و عملکرد لرزه ایی بهتری برخوردار است، همچنین میرایی در مهاربند سه هسته ای از دریفت 25/0% تا 1% با اختلاف 6/15%، از دریفت 1% تا 5/1% با اختلاف 1/10% و در دریفت 5/2% با اختلاف 8/8% نسبت به مهاربند تک هسنه ای بیشتر می باشد. مهاربندها به عنوان نوعی سیستم کنترل غیرفعال، نقش موثری در ایجاد مقاومت سازه در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد دارند. یکی از روش های بهره گیری بیشتر و اقتصادی تر از قابلیت مهاربندها استفاده از ظرفیت غیر ارتجاعی آن ها است. مهاربندهای معمولی تحت کشش دارای عملکرد خوبی هستند، ولی تحت فشار دچار کمانش شده و رفتار نامطلوب از خود نشان می دهند. این مشکل می تواند باعث کاهش ظرفیت اتلاف انرژی و شکل پذیری شود، که نقش مهمی در بارگذاری چرخه ای مانند زلزله به دلیل ماهیت بارهای لرزه ای دینامیکی دارد. به همین دلیل مهاربندهای کمانش ناپذیر در کشورهای مختلف به شکل قابل توجهی محبوب شده اند. مهاربندهای کمانش ناپذیر شامل هسته و غلاف فولادی می باشند. اگر چه هسته فولادی دارای ظرفیت فشاری ناچیز است، ولی ظرفیت آن را می توان با استفاده از یک غلاف فولادی یا غلاف محدود کننده ی کمانش افزایش داد. به همین منظور در این مقاله جهت بهبود رفتار لرزه ایی مهاربند های کمانش ناپذیر تک هسته ایی، مهاربند های کمانش ناپذیر سه هسته ایی پیشنهاد گردید که در آن از سه هسته با تنش تسلیم متفاوت به صورت موازی استفاده شده است. مهاربندهای کمانش ناپذیر به دو صورت تک هسته ایی و سه هسته ایی با ظرفیت کششی و فشاری یکسان ساخته شد و تحت پروتکل بارگذاری ATC-24 به صورت یک عضو محوری در آزمایشگاه تحت نیروی کشش و فشار قرار گرفتند. نمودار چرخه هیسترزیس هر کدام از مهاربندها به دست آمد و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد حلقه ی هیسترزیس مهاربند سه هسته ایی نسبت به مهاربند تک هسته ایی 3/16 % چاق تر و مساحت بیشتری دارد، این مطلب نمایان گر این است که مهاربند سه هسته ایی از ظرفیت جذب و استهلاک انرژی بالاتر و عملکرد لرزه ایی بهتری برخوردار است، همچنین میرایی در مهاربند سه هسته ای از دریفت 25/0% تا 1% با اختلاف 6/15%، از دریفت 1% تا 5/1% با اختلاف 1/10% و در دریفت 5/2% با اختلاف 8/8% نسبت به مهاربند تک هسنه ای بیشتر می باشد.

شناخت رفتار صحیح سامانه های مقاوم در برابر بارهای جانبی از قبیل زلزله، باد، انفجار و... می تواند ما را در طراحی بهتر سازه ها یاری نماید. مهاربندها یکی از رایج ترین سامانه های مقاوم در برابر بارهای جانبی هستند و عمده ضعف آن ها مربوط به کمانش عضو فشاری و در نتیجه کاهش ظرفیت باربری عضو است. استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیر یکی از راه کارهای مقابله با این نقص محسوب می شود. در این مقاله و با استفاده از نرم افزار آباکوس، پاسخ غیر خطی هسته مهاربند کمانش ناپذیر تحت بارگذاری های انفجاری با مدت زمان فاز مثبت متفاوت بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که افزایش مدت زمان فاز مثبت سبب افزایش مقادیر بیشینه تنش فشاری، میزان جابه جایی ماندگار (پلاستیک) و میزان جذب انرژی در ناحیه فشاری و کاهش مقدار بیشینه تنش کششی در هسته مهاربند کمانش ناپذیر می شود. همچنین در ابتدای منحنی بارگذاری انفجاری و به ازای تمامی زمان های فاز مثبت، میزان جابه جایی کلی تقریبا یکسان است.