بادبند BRB ( کمانش تاب) ، بررسی ساختار ، مزایا و معایب

بادبند BRB ( کمانش تاب) ، بررسی ساختار ، مزایا و معایب

مقدمه و پیش­زمینه  BRB

امروزه استفاده از مهاربندهای ضربدری برای مقاوم­ سازی سازه ­ها 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 .

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 هم­ مرکز 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 رده ­ی خاص از قاب­های مهاربندی شده ­ی هم مرکز هستند، تقاطع محورهای اعضای BRBF در یک نقطه­ ی 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 طبقه­ ها جلوگیری می­کند.

توجه داشته باشید که مهاربند K و X شکل به عنوان گزینه ­های BRBF به شمار نمی­روند.

در المان­های مهاربندی BRBF جذب انرژی در طی چرخه­ های تسلیم پایدار کششی- فشاری صورت می­پذیرد.

شکل زیر مشخصات رفتاری هیسترزیس برای این نوع از مهاربند را در مقایسه با مهاربند کمانش­کننده نشان می­دهد، این رفتار در طی محدود نمودن کمانش هسته­ی فولادی در داخل المان­های مهاربندی حاصل می­شود.

رفتار هیستریک BRB

تنش محوری از مقاومت کمانشی خمشی جدا شده و بار محوری به هسته­ی فولادی محدود شده است.

در حالیکه مکانیزم مقیدسازی کمانش، که به طور معمول یک پوشش است، در برابر کمانش کلی مهاربندها مقاومت کرده و کمانش هسته­ ی فولادی در مودهای بالاتر را مقید می­سازد .

تاریخچه BRB :

توجه : محتوای مربوط به این قسمت ، در داخل فایل ورد ارایه شده است ( جهت دریافت فایل word به انتهای مطلب مراجعه فرمایید )

ساختمان BRB :

یک نمونه BRB شامل بادبند فولادی پوشیده شده با اعضای بتن مسلح با اعضای فولادی مانند لوله ­ها، و نمونه ­ای دیگر بادبندهای ورقه فولادی پوشیده بوسیله پانل بتنی در جا ریز می­باشد.

شکل های زیر دو نمونه از این دو نوع BRB را نشان می­دهد.

بادبند BRB

مقطع عرضی نمونه BRBها در شکل زیر نشان داده شده است.

مقطع عرضی از BRB ها

بادبند BRB معمولاً متشکل از چهار قسمت است :

۱.قسمت باربر محوری (بادبند).

۲.قسمت ماهیچه­ ای که بادبند را به محل اتصال وصل می­کند.

۳.غلاف که از کمانش بادبند جلوگیری می­کند.

۴.درز جداکننده بادبند از غلاف که به بادبند این امکان را می­دهد که به طور آزادانه داخل غلاف بلغزد و بتواند در حالتی که بادبند در فشار تسلیم می­شود، انبساط عرضی دهد. برای رسیدن به این حالت به مصالح کاهنده اصطکاک نیاز است به طوری که به عنوان واحد جدا کننده عمل می­کند. به عبارتی باید درزی بین دو بخش ایجاد شود.

قسمت های تشکیلدهنده BRB

اجزای تشکیل دهنده BRB

بخش جاری شونده محصور شده–بخش الاستیک محصور شده-بخش الاستیک محصور نشده-مصالح جدا کننده و انبساطی

توجه : محتوای مربوط به این قسمت ، در داخل فایل ورد ارایه شده است ( جهت دریافت فایل word به انتهای مطلب مراجعه فرمایید )

مزایای بادبند BRB :

مزیت­های BRB در مقایسه با قاب­های خمشی یا بادبندی، بصورت زیر می­باشد:

BRB ها کمانش­های نامطلوب را، بوسیله فراهم کردن استهلاک انرژی بیشتر و پایدارتر در تحریکات ناشی از سطوح لرزه­ای بالا تحت فشار و کشش، حذف می­کنند.

BRB ها نصب اقتصادی بهتر را، از طریق اتصالات پیچی و پینی به گاست پلیت فراهم می­کند.

بادبندها همانند فیوزهای قابل تعویض سازه­ای عمل می­کنند و همچنین خسارات را با المان­های دیگر به حداقل می­رساند و بادبند خسارت دیده پس از زلزله جایگزین می­شود.

بعلاوه مدل کردن رفتار چرخه­ای BRB ها در تحلیل غیر­خطی آسان می­باشد.

در بهسازی لرزه­ای،  BRBها می­توانند مزایای بیشتری نسبت به سیستم مهاری معمولی بادبندی داشته باشد این مزایا عبارتند از:

۱-سختی جانبی الاستیک بالای بادبندهای BRB در تحریکات ضعیف زمین در مقایسه با قاب­های خمشی ارضاء محدودیت DRIFT آیین­نامه­ها را تسهیل می­کند.

۲-بادبندهای BRB کمانش نامطلوب بادبندهای هم محور را حذف کرده و به همین سبب استهلاک انرژی بیشتر و پایدارتری در زمین لرزه­های قوی فراهم می­کنند.

۳-بادبندهای BRB اگر به وسیله اتصالات پیچی به گاست پلیت متصل شوند از لحاظ اقتصادی قیمت­های مربوط به جوشکاری کارگاهی به همراه نظارت آنرا حذف می­کنند.

۴-بادبندهای BRB مانند یک فیوز سازه­ای قابل تعویض عمل می­کنند که خرابی را در المان­های سازه­ای دیگر کمینه کرده و قابلیت تعویض بعد از زلزله­های بزرگ را دارا می­باشد.

۵-بادبندهای BRB برای مقاوم­سازی بسیار مناسب­تر از بادبندهای مرسوم به دلیل الزامات طراحی ظرفیتی برای سیستم آتی در فراهم آوردن فونداسیون پرهزینه و تقویت دیافراگم کف می­باشند.

معایب بادبند BRB :

در طرف مقابل بادبندهای BRB معایب زیر را به دنبال دارد:

۱-  بادبندهای BRB در انحصار شرکت­های خصوصی قرار دارند.

۲- اگر در ساختن هسته مرکزی از فولادهایی با بازه مقاومت جاری شدن وسیع استفاده شود، نیروهای اضافه­ای به سازه اعمال می­شود.

۳- نصب کارگاهی این نوع بادبندها از نصب بادبندهای هم محور به دقت بیشتری نیاز دارد.

۴- ممکن است تغییر شکل­های ماندگار بزرگ در بادبندهای BRB تحت زلزله­های بزرگ اتفاق بیفتد.

۵- نیاز به معیارهایی برای تشخیص خرابی و تعویض بادبندهای BRB است.

تقویت لرزه­ ای سازه ­ها با بادبندهای BRB

توجه : محتوای مربوط به این قسمت ، در داخل فایل ورد ارایه شده است ( جهت دریافت فایل word به انتهای مطلب مراجعه فرمایید )