بررسی عملکردبادبند کمانش ناپذیر(BRB)تحت بارهای استاتیکی سیکلی

خسارت شدید مهاربندهای همگرا در زلزله های اخیر ناشی از عدم شکل پذیری مناسب، ضرورت بازبینی طراحی این سیستم ها را تایید می نمود. بر این اساس در سالهای اخیر و پس از زلزله نورتریج مهاربندهای همگرای ویژه (SCBF) معرفی و مطرح شدند. مطالعات بیشتر برای رفع نواقص SCBF بخصوص پدیده کمانش فشاری و ایرادات طراحی و اجرای صفحات اتصال و رفتار مبهم آنها پس از چرخه های رویداد لرزه ای منجر به تحقیقات بیشتر و توسعه نوع جدیدی از قاب های مهاربند همگرا با عنوان قاب مهاربندی شده کمانش تاب ( (Buckling Restrained Braced Frame یا به اختصار BRBF گردید. در این مهاربندها هسته فولادی محصور شده در داخل پروفیل فولادی پر شده با بتن مخصوص، هسته را بطور کامل محصور می کند و باعث جلوگیری از کمانش و افزایش بار بحرانی تا نقطه ای می شود که ظرفیت محوری فشاری فقط با تنش تسلیم فولاد محدود شده است . این ایده اجازه می دهد تا زمانی که غلاف در برابر کمانش خمشی مقاومت می کند، هسته فولادی با استفاده از تمام مقاومت فولاد در مقابل نیروهای محوری طراحی مقاومت کند. در این مکانیسم هسته ی فولادی در کشش و فشار تسلیم شده و با یک رفتار هیسترزیس متقارن پایدار، انرژی را مستهلک می کند. در نتیجه مهاربندها بعنوان فیوز سازه ای عمل کرده، تمام فعالیت ها در محدوده پلاستیک متمرکز شده، در حالیکه صفحات اتصال، تیرها و ستون ها در هنگام رویداد لرزه ای الاستیک باقی می مانند. در طول هسته فولادی ، هسته به سه قسمت تقسیم می شود : قسمت میانی که طول تسلیم پذیر نامیده می شود و قسمت های تسلیم ناپذیر در دو انتها. سطح مقطع افزایش یافته قسمت تسلیم ناپذیر تضمین کننده باقی ماندن آن در محدوده الاستیک بوده و بنابراین حالت پلاستیک در قسمت وسط هسته فولادی متمرکز می شود. چنین پیکر بندی اطمینان بالائی برای پیش بینی رفتار اجزاء و شکست فراهم می آورد. یک فاصله آزاد بین هسته فولادی و بتن ، این دو را از هم جدا کرده تا از تبادل نیرو بین آنها جلوگیری بعمل آید. این فاصله آزاد تضمین کننده فضای لازم برای انبساط هسته فولادی در اثر پدیده پواسون می باشد و در عین حال آنقدر زیاد نیست که هسته فولادی دچار کمانش موضعی شود و در نهایت غلاف که وظیفه اصلی آن جلوگیری از کمانش کلی هسته قولادی و در نتیجه کل BRB است.در این مقاله به بررسی رفتار مهاربند های کمانش ناپذیر تحت بارگذاری سیکلی پرداخته شده است با توجه به اینکه بارگذاری از نوع سیکلی استاتیکی بوده است رفتار نمودار های جذب انرژی هیسترزیس با مدل های مختلف از سه نمونه قاب مختلف که برای تقویت مهاربند استفاده می شود مدلسازی شده است . در این مقاله در تمامی نمودار های هیسترزیس در سیکل های ابتدایی مهاربند کمانش ناپذیر مورد نظر که در محدوده الاستیک نیز می باشد رفتار سخت شونده از خود نشان میدهد اما در سیکل های پایانی که مهاربند وارد محیط پلاستیک می شود رفتار آن دارای زوال مقاومت است، یعنی از هر سیکل به سیکل دیگر سختی آن کاهش می یابد .

کلیدواژه ها:

بادبند کمانش ناپذیر ، نمودار جذب انرژی ، هیسترزیس ، BRB