معرفی ومقایسه مهاربندها ی ( CBF - EBF- KBF ):

مهاربندهای همگرا (CBF)

در مهاربندی همگرا امتداد اعضا شامل تیر، ستون و مهاربند همگرا از یک نقطه عبور می کنند.قابهای با مهاربند همگرا CBFدر برابر زلزله از نظر سختی، تغییر مکان و مقاومت در محدوده خطی رفتار خوبی از خود نشان می دهند، ولی در محدوده ارتجاعی به علت سختی جانبی مهاربندها قابلیت جذب انرژی کمتری دارند و در نتیجه شکل پذیری کمتری دارند.در این قابها برش وارده در ابتدا توسط اعضای قطری جذب شده و سپس مستقیما به نیروهای کششی و فشاری تبدیل شده و به سیستم انتقال پیدا می کند.

از مزایا و معایب بادبندهای همگرا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

مزایا :

ـ سختی بالا برای سازه

ـ کنترل تغییر مکان جانبی سازه تا حد زیاد

معایب:

ـ ایجاد محدودیت از نظر معماری برای ایجاد بازشو

ـ با توجه به سختی زیاد این مهاربندها شکل پذیری آن کم می شود و در نتیجه قابلیت جذب و دفع نیروی زلزله در آنها کاهش پیدا می کند و ارتعاش در سازه بالا می رود.

مهاربندها ی خارج از محور(واگرا-EBF)

نوع جدیدی از بادبندها که به تازگی استفاده از آن رو به افزایش می باشد سیستم بادبندی خارج از محور (EBF) می باشد. در طرح و محاسبه شکلهای مشبک و خرپا ها تأکید بر این نکته هست که تلاشهای به وجود آمده همه به صورت نیروهای محوری باشند و امتداد محور اعضای جمع شده در یک گره تا حد امکان در یک نقطه تلاقی نماید تا از به وجود آمدن لنگرهای خمشی جلوگیری شود.با طرح مهاربندی خارج از مرکز، در سازه های فولادی می توان مزایایی در تأمین شکل پذیری سازه و اطمینان بر رفتار آن در زلزله به دست آورد. مهاربندی خارج از محور به این ترتیب به عمل می آید که طراح به میل خود مقداری خروج از مرکز (e) را در مهار بندیهای نوع 7 و 8 (و یا انواع دیگر) تعبیه می کند، به طوری که لنگر خمشی و نیروی برشی در طول کوتاهی از تیر (یعنی e) که به نام تیرچه ارتباطی (Link beam) نامیده می شود به وجود آید، تیرچه ارتباطی ممکن است در اثر لنگر خمشی به جاری شدن برسد؛ در این صورت ارتباط را خمشی (Moment link) می گویند و یا اینکه اگر طول (e) خیلی کوتاه باشد جاری شدن در برش اتفاق افتد که در این صورت ارتباط را برشی(Shear link) می نامند. به این ترتیب می توان با کنترل شکل پذیری تیرچه ارتباطی شکل پذیری قابل اطمینانی برای کل سازه ، در زلزله به دست آورد.

بادبندهای واگرا باید حداقل در یک انتهای بادبند به تیر متصل باشند و حداقل یک انتهای بادبند به گره تقاطع تیر و ستون متصل نباشد. در این مهاربندها شکل پذیری نسبت به بادبندهای همگرا افزایش پیدا می کند و عمل دفع انرژی ناشی از نیروی زلزله بهتر انجام می شود. شکل پذیری در این مهاربندی ها توسط جاری شدن تیر بین دو سر مهاربند و یا تیر بین مهاربند و ستون شکل می گیرد، که این قسمت از تیر، تیر واسط نام دارد. وقتی که تیر واسط توسط نیروهای وارده از طرف مهاربند وارد رفتار غیر خطی شد آنگاه شاهد تغییر شکل های زیاد از این تیر هستیم که همین شکل پذیری غیرارتجاعی عامل دفع نیروهای زلزله خواهد شد.لذا یکی از اهداف اصلی در طراحی این قابها در برار زلزله ، جلوگیری از کمانش بادبندها از طریق بوجود آمدن مفاصل برشی و خمشی در تیرهای رابط می باشد.قابهای با مهاربند خارج از محور از قابلیت هر دوقابهای مقاوم خمشی قابهای با مهاربند هم محور بهره گرفته اند و بنابراین سختی و شکل پذیری را بصورت توام تامین می کنند.

قاب با مهار بندی زانویی (KBF)

در این سیستم انتهای بادبندی ، بجای اتصال به محل تلاقی تیر و ستون به نقطه ای از یک عضو زانوئی وصل می شود که بین تیر و ستون یا ستون و تکیه گاه قرار گرفته است .در این سیستم سختی از طریق عضو قطری و شکل پذیری از طریق تسلیم خمشی عضو زانویی تامین می شود

این ابتکار باعث می شود که اولاً لرزش ها و نیروهای جانبی کوچک ، سختی سازه توسط بادبندهای قطری تامین شود و ثانیاً در زلزله های شدید با تسلیم خمشی عضو زانوئی در دو انتها و در دو نقطه تماس با بادبند قطری ، شکل پذیری کافی تامین شده اتلاف انرژی صورت گیرد . دراین طرح فرض بر آن بود که باد بند فشاری کمانش کند و تنها بادبندهای کششی بدون اینکه دچار تسلیم شود ، وظیفه تامین شکل پذیری و اتلاف انرژی را از طریق تسلیم عضو زانوئی به عهده دشته باشند .این فرض با اینکه می توانست شکل پذیری زیادی را نسبت به بادبندهای CBF ایجاد کند و از تجمع تغییر شکل ها در سیکل های متعدد جلوگیری کند ، یعنی تغییر شکل پلاستیک ایجاد شده در عضو زانوئی در مرحله رفت می توانست در مرحله برگشت جبران شده و آماده جذب انرژی در سیکل بعدی باشد ، ولی با این حال بخاطر کمانش عضو فشاری با مشکل کاهش ناگهانی سختی در حلقه های هیسترزیس روبرو بود .

طراحی عضو زانویی دارای اهمیت خاصی است و مقطع آن می بایست با رعایت ضوابط مقاطع پلاستیک طراحی شود .

در تحقیقات اولیه انجام گرفته بر روی این سیستمها فرض بر این بوده است که کمانش مهاربند در فشار مجاز باشد ، ولی مطالعات و تحقیقات بعدی نشان داد که این موضوع باعث ایجاد ناپایداری در منحنی چرخه ای می شود . لذا نتیجه گیری شد که مهار بندها همانند عضو فشاری با دو انتهای مفصل طراحی شوند .در سال 1997 نیز آزمایشات دینامیکی عملی بر روی یک مدل بزرگ قاب KBF دو طبقه انجام شد و نتیجه گیری شد که می توان عضو زانویی را به نحوی طراحی کرد که این سیستم قابلیت جذب و استهلاک انرژی را بدون از دست دادن مقاومت جانبی داشته باشد . آسیبهای ناشی از زلزله در این سیستمها در عضو زانویی متمرکز می شود و در نتیجه از انتقال خسارت به اعضای اصلی سازه به میزان قابل ملاحظه ای جلوگیری می کند

. نتیجه گیری:

با بررسی این مهار بندها به این نتیجه رسیدیم که قابهای با مهاربند همگرا(CBF)در برابر زلزله از نظر سختی، تغییر مکان و مقاومت رفتار خوبی دارند ولی شکل پذیری انها پایین و در نتیجه قابلیت دفع انرژی پایینی دارند که منجر به بوجود آمدن نوع جدیدی از مهاربندها به نام مهاربندهای همگرا(EBF)شد که این مهاربندها از قابلیت هر دوقابهای مقاوم خمشی قابهای با مهاربند هم محور بهره گرفته اند و بنابراین سختی و شکل پذیری را بصورت توام تامین می کنند.

با این وجود به دلیل تسلیم تیر رابط در اثر بارهای زلزله، خسارت جدی به کف (پی) وارد می کند و چون این عضو به عنوان عضو اصلی سازه ای محسوب می شود ترمیم سازه نیز مشکل خواهد بود این موضوع و حساسیت در طراحی این قابها تمایل به یافتن سیستمهای جدید مقاوم در برابر زلزله با رفتار مناسبتر منجر به استفاده از مهاربندهای جدیدتری از جمله مهاربند قطری گردید که در این مقایسه مورد بررسی قرار گرفت.

منبع: " عمران و ارشدسازه"

برچسب‌ها: معرفی و مقایسه مهاربندها ی, CBF, EBF, KBF