سخنرانی علمی: ارزیابی الگوی قرارگیری مهاربندهای زانویی بر پاسخ سازه فولادی

مهاربند زانویی ( Knee Bracing Frame ) یک سیستم استهلاک انرژی در قاب‌های فولادی است که ترکیبی از شکل‌پذیری و سختی جانبی؛ بسیار خوب را فراهم می‌آورد . در یک زلزله شدید، عضو زانویی به‌عنوان یک فیوز سازه‌ای قاب، زودتر از اعضای دیگر به حد تسلیم خواهد رسید به‌طوری‌که هیچ آسیب و خسارتی به اعضای سازه‌ای اصلی وارد نمی‌شود و اصطلاح و ترمیم سازه نیز آسان و اقتصادی خواهد بود . رفتار هر سیستم سازه‌ای در هنگام زلزله تا حد زیادی توسط ظرفیت استهلاک انرژی آن (از طریق رفتار شکل‌پذیر) تعیین می‌شود. این رفتار شکل‌پذیر می‌تواند توسط شکست‌های موضعی ناگهانی و ناپایداری‌های دینامیکی تحت تأثیر قرار گیرد . با توجه به امکانات و روش‌های طراحی موجود معیارهای طراحی عموماً مبتنی بر روش‌های استاتیکی و یا دینامیکی خطی هستند . پارامترهای کنترل‌کننده به‌جای شکل‌پذیری موردنیاز، نیروهای اعضاء و تغییر مکان‌های جانبی هستند . سازه‌هایی که برای مناطق با لرزه‌خیزی بالا طراحی می‌شوند باید در برابر زلزله‌های قوی بتوانند تغییر شکل‌های زیادی را تحمل کنند و از این طریق جذب و استهلاک انرژی نمایند. این سازه ها باید دارای سختی کافی برای کنترل تغییر مکان جانبی و انتقال نیروها به فونداسیون بدون فروریختگی را دارا باشد،تا از وقوع هرگونه خسارت سازه‌ای و غیر سازه‌ای در طی زمین‌لرزه‌های شدید از فروریزش آن جلوگیری شود. لذا می‌توان این‌گونه نتیجه گرفت که برای یک سازه مقاوم در برابر زلزله باید سه عامل مقاومت، سختی و شکل‌پذیری در معادله عمومی طراحی ( ظرفیت > نیاز ) صدق کند. تأمین نشدن هر یک از سه عامل فوق باعث ایمن نبودن سازه در برابر زلزله خواهد شد. در این پایان‌نامه به بررسی رفتار مهاربند زانویی در یک قاب فلزی پرداخته می‌شود. در ابتدا به‌منظور تعیین الگوی بهینه قرارگیری مهاربند در قاب، از 6 الگوی مختلف بهره گرفته می‌شود. برای هر الگو نمودار بار تغییر مکان به دست آمد و پارامترهای بار نهایی، تغییر مکان نهایی، انرژی جذب‌شده و ضریب رفتار مشخص شد. سپس به‌منظور اطلاع از تأثیر مساحت مهاربند زانویی بر رفتار قاب، از سه مساحت مختلف برای یکی از الگوها بهره گرفته شد و تأثیرات مساحت مهاربند مشخص شد. بعلاوه با تغییر در طول مهاربند زانویی نیز سعی شد تغییرات این پارامتر و تأثیر آن بر رفتار قاب تعیین شود. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد متعلق به مدل با مهاربند ضربدری متصل به مهاربند زانویی، با افزایش متوسط 239 درصد در ظرفیت باربری و 295 درصد در انرژی جذب‌شده نسبت به سایر قاب‌های بررسی‌شده، می‌باشد. با افزایش مساحت مهاربند، تغییر مکان ابتدا سیری صعودی داشته و سپس از میزان آن کاسته می‌شود. دلیل این امر را می‌توان به کمانش زودهنگام مقطع در مساحت‌های کمتر مهاربند و عدم استفاده از ظرفیت کامل مقطع نسبت داد. با افزایش طول مهاربند از میزان باربری قاب کاسته می‌شود.

کلمات کلیدی: قاب با بادبند زانویی، سختی جانبی، شکل‌پذیری، ظرفیت باربری .