بررسی عملکرد تیر رابط قائم جفت در مهاربندیهای خارج از مرکز با روش اجزإ محدود

استفاده از انواع مهاربندهای خارج از مرکز در طراحی و مقاوم سازی ساختمانهای اسکلت فولادی بسیار متداول است. این مهاربندها از سختی مناسب و شکل پذیری بسیار بالایی برخوردارند. نوع جدیدی از مهاربندهای خارج از مرکز، شامل تیر پیوند قائم جفت می باشد که قابلیت کاربردی مناسبی در امر بهسازی و مقاوم سازی دارند. علاوه بر نتایج آزمایشگاهی در مورد پیوند قائم، بررسی های تحلیلی نیز در مورد رفتار آنها و پارامترهای موثر در انتخاب طول پیوندها برای دستیابی به رفتار برشی و همچنین روش طراحی آنها توسط مراجع معتبر ارائه شده است. هدف ما از این تحقیق، بررسی رفتار لرزه ای و تاثیر پارامترهای طول و تعداد سخت کننده های جان تیر پیوند قائم جفت در قاب های با مهاربند خارج از مرکز با تیر کف لانه زنبوری می باشد. بررسی لرزه ای این قاب ها با انجام تحلیل های غیر خطی تحت بار افزایشی یکطرفه و چرخه ای استاندارد atc24بصورت عددی و به روش اجزاء محدود صورت گرفته است. در ابتدا به جهت اعتبارسنجی و تنظیم پارامترهای عددی، نمونه تجربی قاب با مهاربندی خارج از مرکز شامل یک تیر پیوند قائم بطول 30 سانتی متر با دو سخت کننده و با تیر کف لانه زنبوری که در مرکز تحقیقات مسکن و ساختمان ایران انجام شده بود بصورت عددی مدل گردید که نتایج عددی آن از انطباق بالای با نتایج تجربی برخوردار بودند. سپس چهار مدل عددی دیگر شامل یک مدل با تیر پیوند جفت بطول 20 سانتی متر و یک سخت کننده(dv-l20-s1)، دو مدل با تیر پیوند جفت بطول 30 سانتی متر با دو سخت کننده(dv-l30-s2) و بدون سخت کننده(dv-l30-s0) و یکی هم با طول تیر پیوند جفت 40 سانتی متر با سه سخت کننده(dv-l40-s3) ساخته شد. نتایج بدست آمده تحت بارگذاری جانبی افزاینده نشان دادند که قاب با دو تیر پیوند قائم 20سانتی متری(dv-l20-s1) دارای بیشترین برش پایه می باشد. با افزایش طول تیر پیوند در قاب ها، برش پایه کمتر می شود، بدلیل اینکه رفتار تیر پیوند از حالت برشی به خمشی میل می کند. همچنین در بارگذاری افزاینده، ضریب شکل پذیری مدل dv-l20-s1، با 75/7 دارای بیشترین مقدار و مدل dv-l30-s0، با 3/6 دارای کمترین مقدار می باشد که نسبت به مدل dv-l30-s2، 13% کاهش ضریب شکل پذیری دارد که این خود اثر سخت کننده ها را در قابهای با دو تیر پیوند قائم نشان می دهد. نتایج عددی ناشی از بارگذاری چرخه ای نشان داد در تمام نمونه ها، تیرهای پیوند قائم دارای سخت کننده، منحنی هیسترزیس چاق و پایداری داشتند و هیج گونه جمع شدگی و یا افت در بار حداکثر چرخه ها مشاهده نشد. طبق نمودار هیسترزیس نیرو- تغییر مکان جانبی بدست آمده از بارگذاری چرخه ای، مقدار نیروی جذب شده توسط قاب dv-l20-s1، (با 63/52 تن) بیشترین مقدار و قاب dv-l30-s0 (با 75/29 تن) دارای کمترین جذب نیرو می باشد که نسبت به قاب dv-l20-s1، 40% کاهش جذب نیروی برشی از خود نشان داده است. همچنین تحت بارگذاری چرخه ای، مقدار اتلاف انرژی در قاب dv-l20-s1، (با 37016 ژول) بیشترین مقدار و قاب dv-l30-s0 (با 8155 ژول) دارای کمترین مقدار اتلاف انرژی می باشد، که این قاب نسبت به قاب dv-l20-s1، 77% کاهش اتلاف انرژی دارد. بطور کلی با بررسی نتایج مشاهده می شود استفاده نکردن از سخت کننده در نمونه تیر پیوند قائم تا قبل از شروع تسلیم شدگی در جان آن، تاثیر قابل توجهی در رفتار هیسترزیس سازه نداشت و پس از تسلیم کامل جان تیر پیوند قائم، قاب به سرعت ناپایدار و دچار افت ظرفیت باربری شد. نهایتاً dv-ebf ها در صورت داشتن شرایط رفتار برشی، ضمن پایداری از سختی مناسب و شکل پذیری بسیار بهتری در مقایسه با دیگر انواع مهاربندی ها برخوردارند، ضمن اینکه در مقاوم سازی ساختمانها موثرتر و کاربردی تر می باشند.