بررسی بهبود رفتار لرزه ای قاب مهاربندی شده هم مرکز با استفاده از المان فیوز در اعضای مهاری

از ویژگی های اصلی قاب های مهاربندی شده هم مرکز سختی جانبی الاستیک بالا می باشد. علاوه بر این ویژگی که به دلیل عملکرد خرپایی قاب بوده و کنترل دریفت سازه را میسر می نماید، مصرف مقرون به صرفه مصالح فولادی و سادگی اجرا سبب گسترش کاربرد این سیستم گردیده است. با این وجود این قابها در خلال زلزله های گذشته متحمل خسارات سنگینی گردیدند. در سیستم قاب مهاربندی شده هم مرکز مقاومت در برابر نیروی جانبی القایی به قاب عمدتا از طریق ایجاد نیروی محوری در مهاربندها تامین می گردد. در روش های متداول طراحی لرزه ای سازه های فولادی که بر پایه شکل پذیری قرار دارند، روال بر این است که استهلاک انرژی لرزه ای القایی به سازه از طریق پاسخ فرا الاستیک اعضای خاصی صورت می گیرد. در یک قاب مهاربندی شده هم مرکز تغییر شکلهای فرا الاستیک مهاربندها عامل اصلی استهلاک انرژی لرزه ای ورودی به قاب می باشد که شامل جاری شدن در کشش و کمانش فرا الاستیک تحت فشارمی باشد. پس از کمانش، سختی و ظرفیت محوری مهاربند دچار زوال می گردد و چنانچه بار وارد بر آن همانند بار زلزله ماهیت رفت و برگشتی داشته باشد زوال در سیکل های بعدی بار نیز ادامه خواهد یافت، که منجر به تغییر شکلهای بزرگ و نهایتا گسیختگی مهاربند و قاب می گردد. ایده به کار گرفته شده دراین پایان نامه حذف یا تعویق کمانش مهاربند فشاری با استفاده از کاهش موضعی سطح مقطع مهاربند در بخشی از طول آن می باشد. این ناحیه فیوز نامیده شده است. کاهش موضعی سطح مقطع مهاربند سبب کاهش ظرفیت تسلیم محوری در فشار و کشش خواهد شد. شکل سطح مقطع، طول و محل قرارگیری فیوز در طول مهاربند با مدلسازی المان محدود توسط نرم افزار ansys مورد بررسی قرار گرفته تا با ارائه جزئیات مناسب، مهاربند فشاری نیز همانند مهاربند کششی جاری شده و مفصل پلاستیک محوری در مهاربند تشکیل گردد و زوال سختی و مقاومت مهاربند تحت بارگذاری رفت و برگشتی سیکلیک به حداقل برسد. بررسی های انجام گرفته در این تحقیق تایید نمودند که برای دستیابی به این هدف لازم است تا از کمانش کلی و موضعی فیوز جلوگیری گردد. جزئیات پیشنهادی نهایی برای فیوز که عبارت بود از استفاده از مقطع دوبل ناودانی برای مهاربند و فیوز، ایجاد گیرداری در اتصال دو انتهای مهاربند، نزدیک کردن فیوز به انتهای مهاربند، محدود نمودن طول فیوز و استفاده از تعدادی تسمه و سخت کننده در فیوز توانست موجب رفتار هیسترتیک متقارن وشکل پذیر تحت بارگذاری محوری رفت و برگشتی برای مهاربند گردد. اما در تمامی مهاربندها حداکثر کرنش محوری قابل تحمل توسط مهاربند کمتر از یک درصد بود و دلیل این نقیصه نیز وقوع و گسترش کمانش موضعی در ناحیه فیوز بود. سپس قابهای مهاربندی شده هم مرکز یک طبقه شورون-v معکوس که مهاربندهای آنها همان مهاربندهای دارای فیوز طراحی شده در مرحله قبل بودند، تحت شتاب زلزله 1987طبس ایران به صورت دینامیکی غیر خطی آنالیزشدند و نتایج به دست آمده با نتایج تحلیل مشابه، که بر روی قاب های مهاربندی شده هم مرکز معمولی یک طبقه، که طراحی آن ها بر طبق آیین نامه aisc 2005 انجام گرفته بود مورد مقایسه قرار گرفتند، که نشان دهنده کاهش تغییر مکان نسبی طبقه و افزایش استهلاک انرژی تجمعی در قاب های با مهاربندهای دارای فیوز بود.