مهاربند کمانش تاب، Buckling-Restrained Brace

مهاربند کمانش تاب، Buckling-Restrained Brace

مهاربند کمانشی نوعی مهاربند برای ایستادگی در برابر نیروهای جانبی دوره‌ای مانند نیروی ناشی از زمین لرزه است. این سازه شامل هسته فولادی باریک که برای آن روکشی بتنی به منظور محافظت دایمی هسته‌ی مرکزی و جلوگیری از کمانش در حالتی که تحت فشار محوری قرار دارد و همچنین ناحیه رابط که از ایجاد فعل و انفعالات نامطلوب میان این دو عضو ممانعت مینماید، است. قاب‌های مهاربندی شده با استفاده از BRB ها که به عنوان قاب‌های مهاربندی کمانشی شناخته می‌شوند (BRBF) و نسبت به قابهای مهاربندی شده معمولی از مزیت‌های ویژه ای برخوردار هستند.

تاریخچه
مفهوم مهاربند کمانشی برای اولین بار در کشور ژاپن توسط فولاد نیپون (Nippn Steel) در اواخر دهه‌ی 1980 و با نام تجاری مهاربند منفرد مایل (Unbonded Brace) توسعه یافت. برای اولین بار از این نوع مهاربند در سال 1999 در ساختمان علوم محیطزیستی و زمین یو سی دیویس (UC Davis)، ایالت متحده آمریکا استفاده شد. در سال 2002، هر دو شرکت CoreBrace LLC و Star Seismic LLC وارد بازار رقابت با کمپانی ژاپنی فولاد نپون در طراحی مهاربند‌های BRB شدند. در حال حاضر، استفاده از مهاربند BRB پذیرفته شده است و قوانین طراحی آن در استانداردهای موجود جهانی ورود نموده است.

اجزاء تشکیل دهنده

سه عضو اصلی BRB شامل هسته فولادی، لایه ی محافظت ممانعت‌کننده و پوشش می‌باشد.
هسته فولادی آن به منظور مقاومت کامل در برابر نیروی محوری در مهاربند طراحی شده است. مقطع عرضی آن به میزان قابل توجهی کمتر از نوع معمول مهاربندهاست و این سبب می‌شود که عملکرد آن تحت تاثیر کمانش محدود نشود. این هسته شامل طول میانی است که برای تسلیم غیر‌الاستیک در طراحی سطح زلزله در نظر گرفته شده است. همچنین طول‌های صلب و تسلیم ناپذیر در دو انتهای آن قرار گرفته است. با افزایش سطح مقطع عرضی قسمت تسلیم ناپذیر فرض اینکه رفتار آن الاستیک باقی می‌ماند، تامین می‌شود. همپنین حالت پلاستیک در قسمت میانی هسته فولادی وجود دارد. این نوع ساختار سبب اطمینان در پیش‌بینی رفتار اعضا و شکست آن‌ها خواهد شد.
لایه‌ی محافظ ممانعت کننده، هسته را از پوشش جدا مینماید و این امکان را برای هسته مهیا می‌نمایدکه در برابر نیروی محوری که در مهار بند ایجاد می‌شود و بر اساس آن طراحی شده کاملا مقاومت نماید.
پوشش با صلبیت خمشی امکان محافظت جانبی هسته در برابر کمانش‌های خمشی را فراهم مینماید. معیار طراحی پوشش، ایجاد مقاومت جانبی کافی برای هسته در برابر کمانش می باشد.

ویژگی‌های مهاربند‌های کمانشی، BRB

BRB سبب انعطافپذیری بالا و پایداری، حلقه‌های پسماند تکرار شونده، جذب مقدار قابل توجهی از انرژی در سیکل‌های بارگذاری در هنگام زلزله می‌شود.
ممانعت از کمانش منجر به مقاومت مشابه و رفتار ارتجاعی در فشار و کشش، پوشش منحنی‌های پسماند می‌شود. این منحنی به عنوان معیار مهم طراحی عملکردی درنظر گرفته می‌شود. فواید رفتار تناوبی مصالح فولادی را می‌توان به المان‌هایی در سطوح دیگر و یا کل سازه تعمیم داد. همچنین می‌توان از سازه‌های استهلاک انرژی در طراحی BRB بهره‌مند شد.
نتایج آزمایشگاهی بیانگر رفتار ارتجاعی، پایدار و پسماند تکرار شونده سازه‌های ساخته شده با BRB است. بر اساس ساختار مهاربند مورد استفاده، کدهای ساختمانی آمریکا اجازه استفاده ار فاکتور‌های پاسخ اصلاح شده تا 8 که با قاب‌های مقاوم خمشی ویژه قابل قیاس است را می دهند. اصلاح پاسخ به مقادیر بزرگتر، با انعطاف‌پذیری بیشتر و در نتیجه افزایش عملکرد پیش تسلیم‌شونده میسر خواهد بود. بنابراین، نیروی زلزله‌ای که به سازه وارد می‌شود به میزان موثری کاهش یافته و سبب کوچکتر شدن اندازه مقاطع تیرها و ستون‌ها در قاب‌های مهاربندی شده، کاهش نیاز به اتصالات و از همه مهمتر کاهش قابل ملاحظه نیروی وارد به فونداسیون خواهد شد.

اتصالات
هدف استفاده از مهاربندهای کمانشی BRB ، استهلاک انرژی نیرو‌های جانبی وارد بر تیرها و ستون‌ها می‌باشد. بنابراین، اتصال مهاربندها به تیرها و ستون‌ها به میزان قابل توجهی بر عملکرد مهاربند در هنگام وقوع زلزله تاثیر می‌گذارد. برای مثال، مهاربندی که به گاست پلیت (Gusset Plate) متصل است، به تیر یا ستونی جوش شده که مهار بند به آن متصل است. معمولا سه نوع اتصال در BRB مورد استفاده قرار میگیرد که عبارت است از:
اتصالات جوشی، مهاربند به طور کامل به گاست پلیت (Gusset Plate) در محل جوش می2شود. اگرچه این گزینه به زمان اضافی کار در محل نیاز دارد، این امر می‌تواند ساختار مهاربند را به تنهایی با بهبود مکانیسم انتقال نیرو افزایش دهد و منجر به مهاربند‌های کوچکتر شود.
اتصالات پیچی، مهاربند در محل به گاست پلیت (Gusset Plate) پیچ می‌شود.
اتصال پینی، مهاربند و گاست پلیت طوری طراحی شده‌اند که برای اتصال آن‌ها به یکدیگر در آن‌ها پین تعبیه و امکان چرخش آزاد را فراهم نماید. این امر برای مهندسان طراح اگر نیاز به نوع خاصی از اتصالات پینی داشته باشد مفید خواهد بود.
علاوه بر نوع اتصالات، جزییات اتصال نیز بر روند انتقال نیرو به مهاربند و ساختار نهایی آن اثر خواهد گذاشت. برای مثال، شرکت طراح مهاربند، بر اساس ابعاد مهاربند جزییات مناسب اتصالات را مشخص خواهد نمود.

فواید
سیستم BRB نسبت به سیستم‌های قبلی معمول استهلاک انرژی مزیت‌هایی را خواهد داشت که عبارتند از:
BRB از نظر رفتار استهلاک‌کننده انرژی نسبت به قاب‌های مهارشده متمرکز ویژه (SCBFs) بسیار پیشرفت کرده‌اند. همچنین، به این دلیل که ضریب رفتار آن‌ها بیشتر از دیگر سیستم‌های لرزه‌ای است (R=8)، و ساختمان‌ها به طور معمول بر اساس پریود پایه‌ی افزایشی طراحی می‌شوند، نیروی لرزه‌ای به طور معمول کمتر خواهد بود. این امر سبب کاهش ابعاد تیر و ستون، کوچکتر شدن اتصالات و کاهش تقاضای فونداسیون میشود. همچنین نصب سیستم BRB نسبت به SCBFs سریعتر بوده که در نتیجه سبب کاهش هزینه پیمانکار خواهد شد. علاوه بر این، BRB در مقاوم‌سازی‌های لرزه‌ای هم کاربرد دارد. در نهایت، در هنگام وقوع زلزله، خرابی در ناحیه‎ی کوچکی از ( هسته‌ی تسلیم مهاربند) متمرکز می‌شود و این امر تحقیقات بر روی پس لرزه و جابه‌جایی را به نسبت آسان می‌نماید.

محصولات فروشگاه: 
طراحی کاربردی بادبند کمانش ناپذیر BRB همراه با مثال نرم افزاری
فروشگاه
تخفیف 20 درصد
قیمت: 14,000 تومان
14,000 تومان