مطالعه آزمایشگاهی و عددی شکل پذیری مهاربندهای فولادی با در نظر گرفتن جزئیات ورق اتصال

قاب های مهاربندی ویژه فولادی از سیستم های متداول سازه ای برای مقابله با بارهای جانبی می باشند. این گونه سیستم های سازه ای علاوه بر تأمین سختی و مقاومت، بسیار اقتصادی اند. برای تأمین رفتار مناسب قاب در برابر زلزله نیاز به اعمال ضوابطی برای تأمین شکل پذیری قاب های مهاربندی به منظور استهلاک انرژی وجود دارد که آئین نامه های لرزه ای و پژوهش های گذشته ضوابطی را برای قسمت ورق اتصال ارائه کرده اند. در این پژوهش رفتار چهار نمونه قاب مهاربندی ویژه فولادی با مهاری قطری به صورت زیرسازه ای متشکل از یک دهانه قاب مهاربندی با اعمال بار جانبی چرخه ای به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه اول بر اساس ضوابط آئین نامه با تأمین فاصله آزاد خمش مستقیم و نمونه دوم با تأمین فاصله آزاد خمش بیضی شکل و دو نمونه نیز به همراه سخت کننده طراحی و در آزمایشگاه ساخته شده اند . سخت کننده ها بر اساس ظرفیت خمش فرا ارتجاعی عضو مهاربند طرح شده اند تا شرایط انتهای گیردار را برای مهاربند فراهم آورند. نمونه های طراحی شده به روش تأمین فاصله آزاد، منجر به طرح ورق های اتصال بزرگی می شوند. با باریک کردن ورق اتصال در محل اتصال به مهاربند ضمن اقتصادی کردن طرح، سختی کم تر در ناحیه ورق اتصال و کاهش تجمع کرنش های فرا ارتجاعی در میانه مهاربند نتیجه می شود. نتایج آزمایش ها عملکرد لرزه ای مطلوب مورد انتظار را برای تمام نمونه ها نشان داده و نمونه ها تائید نموده اند که قاب های مهاربندی ویژه شکل پذیری لازم را به خوبی تأمین می کنند. نمونه های به همراه سخت کننده مقاومت فشاری بالایی دارند. همچنین ورق اتصال کوچک تری نیاز دارند و برای سازه های بلند می توانند اقتصادی تر باشند. در ادامه تحقیق مدل سازی المان محدود نمونه ها انجام شده و با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردیده است. سپس با ساخت مدل های بیشتر اجزاء محدود با استفاده از نرم افزار، اثر پارامترهای موثر شامل هندسه، ابعاد ورق اتصال، اثر فاصله آزاد خمش مستقیم و بیضی شکل ورق اتصال، نسبت عرض به ضخامت عضو مهاربند، ضخامت ورق اتصال و جزئیات سخت کننده ها بر رفتار قاب های مهاربندی شده بررسی شده است.