نقش عامل‌هاي هندسي بر رفتار مهاربند‌هاي كمانش‌ناپذير با هسته شكاف‌دار

Influence of geometric parameters on perforated core buckling restrained braces behavior

كاهش پاسخ‌هاي لرزه‌اي و استهلاك انرژي‌هاي حاصل از اعمال نيروهاي شديد به سازه مانند زلزله، همواره مورد توجه پژوهش‌گران قرار دارد. مهاربندهاي كمانش‌ناپذير، يكي از سيستم‌هاي استهلاك انرژي هستند كه همانند ساير سيستم‌هاي مهار جانبي سازه‌ها، به كاهش پاسخ‌هاي سازه در برابر بارهاي وارده كمك مي‌كنند. مهاربندهاي كمانش‌ناپذير سنتي از يك هسته‌ي يكنواخت و بخش نگهدارنده كه از ملات پر شده است ساخته مي‌شوند كه وزن زياد به علت مواد پركننده پيرامون هسته، نبود امكان بازرسي چشمي هسته و جايگزيني و تعمير آن پس از ايجاد خسارت را مي‌توان از كاستي‌هاي اين گونه از مهاربندها دانست. در اين پژوهش، مهاربند كمانش‌ناپذير نويني با هسته‌ي سوراخ‌دار معرفي مي‌شود كه كاستي‌هاي مهاربندهاي كمانش‌ناپذير سنتي را ندارد. حالت‌هاي مختلف هسته‌ي اين مهاربندها با يك تا پنج شكاف و با شكل‌هاي لوبيايي و مستطيلي به كمك عامل‌هايي مانند رفتار چرخه‌اي آن‌ها، چگونگي توزيع تنش، تغييرشكل هسته و وضعيت مهاربند پس از كمانش ارزيابي شدند. در حالت كلي، نتيجه‌ي مقايسه و ارزيابي اين عامل‌ها نشان دادند كه در همه‌ي حالت‌ها، رفتار هسته‌هاي لوبيايي‌شكل نسبت و هسته‌هاي مستطيل‌شكل برتري دارند و مناسب‌تر مي‌باشند. از طرف ديگر، بين حالت‌هاي مختلف مهاربندهاي كمانش‌ناپذير شكاف‌دار لوبيايي‌شكل، به علت طول كمانشي بهينه، مهاربندهاي چهارتايي رفتار مناسب‌تري از خود نشان دادند. از اين رو، از بين مهاربندهاي بررسي شده در اين پژوهش، مهاربندهاي كمانش‌ناپذير شكاف‌دار لوبيايي‌شكل چهارتايي براي مقاوم‌سازي و تحمل بارهاي جانبي در سازه‌ها پيشنهاد مي‌شوند.

Buckling Restrained Braces (BRBs) are installed in buildings to control lateral displacements caused by seismic events. Although, conventional BRBs have various advantages comparing to ordinary bracing systems, their high weight and dimensions because of the restraining units is a dominant drawback. In this paper, a new developed type of BRB named perforated core buckling restrained brace is investigated which resolved conventional BRBs shortcoming. Its core consists of a perforated steel yielding plate which is guided and partially stabilized by the restraining unit. The core is mechanized to obtain two yielding lateral bands which are connected by several equidistant stabilizing bridges. At first part of the paper, the hysteretic behaviour of the tested braces and a large scale brace has been analysed and verified with an FEM model which considers the interaction between the core and the encasing member. The model reproduces the hysteretic response during the first cycles and the influence of friction on the axial strain distribution along the yielding core. In the second part, geometrical parameters such as number of holes and their section in the core of brace were studied and trough hysteretic behaviour, stress distribution, core deformation and its condition under ultimate loads, the optimized core is selected and suggested.