■ بادبند های کمانش ناپذیر BRB بخش عمران

بادبند های کمانش ناپذیر امروزه استفاده از میراکننده های انرژی در سازه به منظور اتلاف انرژی زلزله مورد توجه فراوان قرار گرفته است، مزیت اصلی استفاده از میراگرها، جذب انرژی زلزله در اجزایی مجزا از قاب سازه می باشد، این امر منجر به کاهش آسیب های سازه اصلی در هنگام وقوع زلزله می گردد.

در میان انواع مختلف میراگرها، میراگرهای هیسترزیس به دلیل هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا و فقدان اجزای مکانیکی در آن از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشند. سیستم های غیرفعال اتلاف انرژی استفاده از سیستم های غیرفعال اتلاف انرژی روش مؤثر در کا ستن از اثرات زلزله در ساختمان ها است، نقش عملی این سیستم ها اضافه نمودن میرایی ساختمان ها و به تبع آن کاهش دامنه تغییر مکان ها و نیروهای ناشی از اثرات زلزله در سازه است امروزه ثابت شده است که طراحی سازه ها بصورتی که برای مقابله با زلزله های شدید رفتار کاملا الاستیک داشته باشند، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد در نتیجه در طراحی سازه ها از روش هایی مانند کنترل غیر فعال سازه ها در برابر زلزله استفاده می شود، در این روش، برخی اعضای سازه ای خسارت هایی را در هنگام زلزله های شدید متقبل می شوند تا بدین وسیله تلاشهای وارد بر اعضای اصلی سازه مانند ستونها کاهش یافته و از این طریق سازه از آسیب های عمده در امان بماند.
روشهای غیر فعال بطور کلی به دو دسته، سیستمهای مستهلک کننده انرژی و جداگرهای پی تقسیم می شوند.
مهاربندهای مقید شده در برابرکمانش نیز به دلیل عدم کمانش، قادر به اتلاف انرژی زیادی بوده و در کنترل غیر فعال سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. بسیاری از نقایص رفتاری مهاربندهای همگرای متعارف نتیجه اختلاف بین ظرفیت فشاری و کششی این مهاربندها و زوال در مقاومت این مهاربندها تحت بارگذاری چرخه ای می باشد.
از این رو تحقیقات بسیاری صرف بهسازی این مهاربندها جهت رسیدن به یک رفتار الاستوپلاستیک ایده آل گردیده است. برای رسیدن به این هدف لازم بود تا با استفاده از مکانیزم مناسبی از کمانش فشاری مهاربند جلوگیری شود و امکان تسلیم فشاری فولاد فراهم شود.
روشی که مدنظر قرار گرفت عبارت بود از محصورسازی یک هسته فلزی شکل پذیر در میان حجمی از بتن که خود توسط یک غشای فلزی در بر گرفته شده است . وقتی این نوع بادبندها به صورت مناسب طراحی و جزییات بندی شوند، غلاف فولادی نباید هیچگونه نیروی محوری را تحمل کند.
مبانی اصلی عملکرد این میراگر، جلوگیری از وقوع کمانش هسته فولادی به منظور امکان وقوع پدیده تسلیم فشاری در آن و در نتیجه امکان جذب انرژی در این عضو از سازه می باشد. این امر با پوشاندن سراسر طول هسته فولادی در لوله فولادی پر شده با بتن یا ملات میسر می گردد. در این سیستم نیاز به فراهم آوردن یک سطح لغزش یا لایه ناپیوستگی بین هسته فلزی و بتن محصور کننده وجود داردسطح مقطع هسته فولادی دردو انتهای بادبند که خارج از غلاف فولادی می باشد.
برای اطمینان جهت عدم کمانش بیشتر می باشد. هدف از این امر آن است که نیروی مهاربندی فقط توسط هسته فولادی تحمل شود مصالح و هندسه لایه لغزشی مذکور باید به گونه ای طراحی شود که امکان حرکت نسبی بین هسته فولادی و بتن که به سبب وجود برش و اثر پواسون ایجاد می گردد، فراهم شود و در نتیجه ضمن جلوگیری از کمانش موضعی هسته، امکان تسلیم آن در حالت بارگذاری فشاری فراهم شود بتن و محفظه لوله ای شکل فولادی سختی و مقاومت خمشی لازم را برای جلوگیری از کمانش کلی مهاربند فراهم آورده و امکان تحمل بار توسط هسته فولادی را تا حد تسلیم بدون آنکه کاهشی در سختی و مقاومت مهاربند طی چرخه های بارگذاری ایجاد گردد فراهم می آورد.
همچنین بتن و محفظه فولادی از کمانش موضعی هسته جلوگیری می کند رفتار چرخه ای غیر الاستیک این مهاربندها با انجام آزمایشهای زیادی بررسی شده استاین آزمایشات که با مطالعات اجزا محدود نیز همخوانی داشت نشان داد که بر خلاف مهاربندهای معمول چرخه های هیسترزیس پایدار در کشش و فشار حاصل می گردد و در نتیجه ظرفیت بالایی برای جذب انرژی زلزله در سازه ایجاد می گردد. رفتار قابهای دارای مهاربندهای کمانش ناپذیر به رغم مشابهت ظاهری، تفاوت زیادی با قاب های مهاربندی متداول هم محور دارد.
در سیستم مهاربندی کمانش ناپذیر حلقه های هیسترزیس از نوع پایدار بوده و طی چرخه های بارگذاری و باربرداری متعدد، افت در مقاومت و سختی سیستم مشاهده نمی شود در حالیکه تحقیقات دو دهه اخیر نشان می دهد که در سیستم مهاربندی های هم محور این مهاربندها در مود فشاری دچار کمانش کلی می شوند و در نتیجه سیستم دچار زوال در مقاومت و سختی می شود و در واقع پایین افتادگی منحنی هیسترزیس را موجب می شود.
برای جلوگیری از این رفتار نامطلوب و کمانش بادبندهای، سیستم بادبندهای یا به وجود آمد مود شکننده موجود در سیستم مهاربندی هم محور به مود شکل پذیر در مهاربندهای کمانش ناپذیر تبدیل می شود مقدار نیروی طراحی حاصل از روش استاتیک معادل در این سیستم هم محور به میزان قابل توجهی بیش از سیستم مهاربندی کمانش ناپذیر می باشد. که باعث غیر اقتصادی بودن آن در مقایسه با سیستم مهاربند کمانش ناپذیر می گردد. استفاده دیگر این سیستم ها در قاب های همگرای ویژه ای است که در آنها بادبندهای هفتی یا هشتی وظیفه اتلاف انرژی زلزله را بر عهده دارند.
در این سیستم ها، اتلاف انرژی از طریق جاری شدن مهاربند کششی و کمانش پایدار مهاربند فشاری صورت می پذیرد از آنجاییکه مهاربند فشاری پس از کمانش به شدت سختی خود را از دست می دهد، اتلاف انرژی با مشکل مواجه شده و انرژی محدودی تلف می شود. علاوه بر آن، اختلاف نیروی عمودی بسیار بزرگی که در مهاربندهای ویژه هشتی ناشی از کمانش مهاربند فشاری در این سازه ها مشاهده می شود، با استفاده از مهاربندهای کمانش ناپذیربه حداقل می رسد لذا نیروی نامتعادل وارد بر تیر در سیستم مهاربندهای هفتی و هشتی در سیستم کمانش ناپذیر وجود ندارد در نتیجه تیر دهانه مهاربندی شده دارای ابعاد بسیار کوچکتری خواهد بود.