مقالات

پایان نامه مهاربند کمانش ناپذیر و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای

ب- بابندهاي قطري: اين بادبندها كه به صورت تك و قطري بكار مي­روند، حداقل بايد در دو دهانه يك قاب ساختماني به كار گرفته شوند و در حالت كلي مشكلات بادبند ضربدري را دارند .

پ- بادبندهاي شورنV و V معكوس: در اين بادبندها يكي از اعضاء در كشش و ديگري در فشار قرار دارد و احتمال كمانش عضو فشاري وجود دارد. تا قبل از كمانش عضو مهاري يك نيروي متعادل به تير وارد مي­شود كه به محض كمانش موضعي يكي از مهاربندها، نيروي متعادل مذكور به يك نيروي نامتعادل تبديل مي­شود، كه باعث مي­شود تير طبقه تغيير شكل زيادي بدهد ( شكل 1- 2).

– – – – – – – — – –

 

 

 

الف – بعد كمانش                            ب- قبل از كمانش

شكل 1-3 نحوه عملكرد بادبندهاي شورن [4]

آيين نامه AISC براي جلوگيري از مشكلات فوق دو روش زير را پیشنهاد كرده است [4].

  • استفاده از ستون هاي دوخت( شكل 1- 4 )
  • استفاده از بادبندهاي شورن بصورت X براي طبقات ( شكل 1-5 )

ت- بادبند K: استفاده از اين بادبند فقط در ساختمان ها تا دو طبقه اجازه داده شده است و مشكل اساسي اين بادبند وارد كردن نيروي نامتعادل شرح داده شده در بادبندهاي شورن به ستون است كه باعث ايجاد يك تغييرمكاني جانبي در وسط ستون مي شود اين امر مي تواند باعث بروز كمانش در ستون و در نتيجه فروريزي كل ساختمان مي­گردد .

 

 

 

 

 

شكل 1-4 استفاده از ستون دوخت [4]            شكل1-5 استفاده از پيكربندي X [4]

1-3-2- مهاربندهاي خارج از مركز[1] (EBF )

اين بادبندها بعد از مقايسه رفتار هيستريس بادبندهاي هم مركز و قاب خمشي و تركيب آنها توسط پوپوف و همكارانش در دهه 70 شكل گرفت. بادبندهايي كه در آنها بين انتهاي اعضاي مهاربند تا تير و ستون فاصله ايجاد شده باشد، بادبندهاي واگرا ناميده مي­شوند. فاصله ايجاد شده، تير پيوند (طول لينك) ناميده شد و با e نمايش داده مي­شود. تير پيوند مانند فيوز شكل­پذير عمل مي­كند و مقدار زيادي از انرژي ناشي از زلزله را جذب مي­كند در اين سيستم هر دو عامل شكل­پذيري و سختي با هم تركيب مي­شوند. شكل­پذيري شاخصه مهم قاب­هاي خمشي مي­باشد و سختي نيز شاخصه اصلي قابهاي مهاربندي هم محور مي­باشد.[5]

مزاياي سيستم مهاربندي واگرا به شرح زير مي باشد:[3]

  • كاهش تغيير مكاني جانبي در مقايسه با قابهاي خمشي.
  • استفاده از قابهاي مهاربندي هم محور در ساختمان هاي با ارتفاع زياد مجاز نمي باشد.
  • كاهش نيروهاي تكيه­گاه و لنگر ( در مقايسه با سيستم قاب خمشي ) به منظور كاهش ابعاد پی.
  • امكان استفاده از اين سيستم براي تغيير سختي سازه در ارتفاع براي جيران نامنظمي در توزيع ارتفاعي جرم سازه با تغيير اندازه اعضاء و طول پيوند وجود دارد . با تغيير طول تير پيوند مي توان سختي قاب مهاربندي واگرا را تغيير داد.
  • كاهش اثر ∆ – P در مقايسه با سيستم قاب خمشي.
  • مكان تعبيه باز شو در مقايسه با قاب هاي مهاربندي همگرا.

1-3-2-1 انواع مهاربندهاي خارج از مركز

بادبندهاي واگرا در حالت كلي به دو دسته

الف- بادبندهاي واگرا با تيرپيوند افقي EBF – H

ب- بادبندهاي واگرا با تير پيوند قائم EBF- V

تقسيم بندي مي شوند. در شكل 1-6 انواع بادبندهاي واگرا نمايش داده شده است

 

 

 

 

 

الف- بادبندهاي واگرا با تير پيوند افقي

 

 

 

 

 

 

 

 

ب- بادبندهاي واگرا با تير پيوند قائم

شكل 1-6 انواع بادبندهاي واگرا [5]

1-3-2-2مهاربندهاي دروازه اي (مهاربند ی با اعضا کششی خارج از محور[2] ( OBF ))

در اين سيستم، محور طولي عضو مهاربندي منطبق بر قطر قاب نمي­باشد كه اين خروج از محوريت از لحاظ معماري و جايگذاري درب و پنجره تسهيلات مناسبي را فراهم مي­كند­. همانطور كه در شكل 1-7 ديده مي­شود­، عضو AOB يك عضو مستقيم نيست بلكه داراي خروج از مركزيت به اندازه e مي­باشد و از سوي ديگر نقطه O به وسيله عضو سومي كشيده مي­شود كه با افزايش تغيير­شكل­، فرمول بندي تعادل بر مبناي شكل هندسي­، تغيير خواهد كرد­. به طور كلي در اين سيستم سختي­، شكل­پذيري­، ميزان تغيير­مكان و ساير پارامترهاي مهم تابعي از موقعيت O و سختي عضو سوم OC مي باشد .

B                                                    C

O

e

A

شكل 1-7 مهاربندهاي دروازه اي [6]

ضمناً به دليل ماهيت رفت و برگشتي نيروي زلزله­، اين بادبند بايد به صورت دو دهانه مورد استفاده قرار گيرد­. در اين سيستم به طور كلي براي خروج از مركزيت كوچك رفتار سازه تقريباً خطي­، ولي با افزايش e ضمن كاهش شديد سختي­، تغيير شكل­ها هم شديداً افزايش مي­يابد­.

1-3-2-3 مهاربندهاي زانويي[3] (KBF )

در اين مهاربندي بادبندهاي قطري به يك عضو اتصال تير به ستون وصل مي­شوند كه اين عضو­، عضو زانويي ناميده مي­شود . رفتار اين نوع بادبند متفاوت با بادبندهايي است كه تنها براي كشش طرح مي­شوند­. در اين سيستم نيروهاي كوچك و سختي سازه توسط بادبند تأمين شده و در زلزله­هاي شديد با تسليم عضو زانويي در دو انتها در دو نقطه تماس با بادبند قطري شكل پذيري كافي تأمين شده و جذب انرژي صورت مي­گيرد­. نكته قابل توجه در اين سيستم آن است كه بعد از پايان زلزله­، فقط عضو زانويي دچار خرابي و تسليم شده و قاب اصلي و بادبند قطري به صورت الاستيك باقي مي­ماند­. عضو زانويي بايد سختي كافي داشته باشد تا مانع بروز آسيب­هاي سازه­اي و غيرسازه­اي هنگام زلزله مكرر با شدت كم شود.

همچنين طول عضو زانويي نيز بسيار مهم بوده و بر روي سختي جانبي تأثير مي­گذارد­. عضو كوتاه­تر در برش و عضو بلندتر در خمش جاري مي­شوند­. آناليزهاي غير خطي نشان مي­دهد كه عضو كوتاه­تر كه در برش جاري مي­شود نسبت به عضو بلندتر كه در خمش جاري مي­شود شكل­پذيري مناسبتري به قاب مي­دهد­. ( شكل 1-8)

 

 

 

شكل 1-8 مهاربندهاي زانويي [6]

1-4 مهاربند های کمانش تاب BRB                                                  

1-4-1- مقدمه و پیش­زمینه  BRB

امروزه استفاده از مهاربندهای ضربدری برای مقاوم­سازی سازه­ها در برابر زلزله، بخصوص در مورد ساختمانهای بلند رواج زیادی یافته که از جمله دلایل آن می­توان به سختی زیاد این مهاربندها و نیز دلایل اقتصادی اشاره نمود. در سیستم­های قاب مهاربندی، انتظار می­رود تنها درصد کمی از بارهای جانبی وارده، بوسیله عملکردهای خمشی و یا انعطاف­پذیر در اتصالات قابهای خمشی تحمل گردند. اعضای قطری، برش را مستقیماً بصورت نیروی فشاری و یا کششی تبدیل کرده و به سیستم قائم انتقال می­دهند [6].

عملکرد مطلوب مهاربندهای هم مرکز، پس از مرحله الاستیک بستگی به این موضوع دارد که مهاربندها برای رفتار کمانشی قابل پیش­بینی طراحی شده باشند. قاب­های بادبندی شده هم­مرکز انرژی را بوسیله کمانش بادبند مستهلک می­کنند، محدودیت ضریب لاغری بادبند از کمانش موضعی بادبند جلوگیری می­کند. از این رو بادبندهای لاغر نسبت به بادبندهای چاق­تر انرژی کمتری را مستهلک می­کنند.

قاب­های مهاربندی مقید شده در برابر کمانش (BRBF) یک رده­ی خاص از قاب­های مهاربندی شده­ی هم مرکز هستند، تقاطع محورهای اعضای[4]BRBF در یک نقطه­ی اتصال، یک سیستم خرپایی عمودی که نیروهای جانبی را تحمل می­کند، تشکیل می­دهد. BRBF دارای شکل­پذیری و جذب انرژی بیشتری در مقایسه با SCBF است زیرا از کمانش کلی مهاربند و کاهش مقاومت مربوط به آن در نیروها و تغییرشکل­های مربوط به جابجایی نسبی طرح، در طبقه­ها جلوگیری می­کند. توجه داشته باشید که مهاربند K و X شکل به عنوان گزینه­های BRBF به شمار نمی­روند.

[1] Eccentrically braced frame

[2] Offcenter braced frame

[3] Knee brace frame

[4] .BRB:Buckling Restrained Brace Frame

لینک جزییات بیشتر و دانلود این پایان نامه :

 

پایان نامه ارشد: ارزیابی عملکرد مهاربند کمانش ناپذیر و تعیین پارامترهای عملکرد لرزه ای مورد استفاده استاندارد 2800 ایران

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir