بررسی دینامیکی قاب مهاربندی شده با سیستم آلیاژ حافظه دار

آلیاژهای حافظه دار، به عنوان گروهی از جامدات، دارای خواصی منحصر به فرد نسبت به دیگر مواد معمول استفاده شده در زمینه ی مهندسی می باشند. این آلیاژها به سبب وقوع تبدیل فاز در ساختار کریستالی، قادر به بازگشت شکل اولیه ی خود در تغییر شکل های بزرگ می باشد. این توانایی در ریز ساختار ماده، دو خاصیت اصلی آلیاژهای حافظه دار، یعنی اثر فوق الاستیک (سوپر الاستیسیته) و اثر حافظه داری را به دنبال دارد. آلیاژهای حافظه دار، با داشتن این خواص منحصر به فرد می تواند کاربردهای جدیدی را در زمینه های علمی مختلف مانند پزشکی، صنعتی، هوا فضا، مهندسی و ... داشته باشد. تحقیقات عددی و آزمایشگاهی برای توسعه ی کاربردهای مواد حافظه دار در وسایل کنترل سازه ها به منظور بهبود پاسخ دینامیکی ساختمان ها و پل های تحت بار زلزله، در حال انجام است. در این پایان نامه، عملکرد لرزه ای قاب های مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دار فوق الاستیک، بررسی شده است. به منظور تحقیق امکان استفاده از این آلیاژها و موثر بودن آن ها نسبت به دیگر سیستم های مهاربندی، پاسخ دینامیکی قاب با آلیاژ حافظه دار، با پاسخ دینامیکی قاب مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش ناپذیر مقایسه شده است. علاوه بر انجام تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی، به منظور بررسی عملکرد لرزه ای قاب ها با مهاربندی از جنس آلیاژ حافظه دار، تحلیل های دینامیکی افزایشی بر قاب چهار طبقه با مهاربندی به شکل vمعکوس، انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده، امکان استفاده از این آلیاژها به عنوان سیستم های مهاربندی به منظور بهبود پاسخ لرزه ای سازه ها را موثر نشان داده اند. نتایج این مطالعه ی تحلیلی نشان داده است که آلیاژهای حافظه دار می توانند بطور موثر در مقاوم سازی و طراحی لرزه ای سازه ها به کار روند. مهاربندهای بر پایه آلیاژ حافظه دار می توانند به منظور به حداقل رساندن تلفات ناشی از خرابی های سازه ای در هنگام وقوع زلزله بکار روند و این نتیجه برای قاب های مختلف با تعداد طبقات مختلف و شکل های مختلف مهاربندی برقرار می باشد. اگرچه مهاربندهای کمانش تاب ظرفیت اتلاف انرژی بیشتری دارند، برخی از قابلیت های آلیاژ حافظه دار، از جمله برگردانندگی شکل و داشتن خاصیت سخت شدگی کرنش، این آلیاژها را برای استفاده در زمینه ی کاهش پاسخ و ارتعاش مطلوب نشان داده است. با توجه به نتایج، کاربرد آلیاژهای حافظه دار در مهاربند، باعث کاهش در تغییر مکان ماندگار سقف و بیشینه تغییر مکان نسبی بین طبقات (نسبت به قاب های با مهاربندهای کمانش تاب شده) است. همچنین، استفاده از قطعه ی کمانش تاب به همراه المان حافظه دار در مهاربندی می تواند ظرفیت استهلاک انرزی سازه را افزایش دهد.