تاثیر فاصله آزاد در ورق اتصال بر عملکرد لرزه ای قاب های مهاربندی شده

استفاده از قاب مهاربندی شده به اوایل قرن 19 برای مقابله با نیروی جانبی باد باز می¬گردد. این قاب¬ها به دلیل صرفه¬جویی در مصرف مصالح و سادگی طراحی و اجرا از محبوبیت بالایی در میان مهندسان سازه برخوردار است و به طور گسترده¬ای در طراحی لرزه¬ای سازه¬ها مورد استفاده قرار می¬گیرد. اولین پدیده غیر¬الاستیک که برای یک قاب مهاربندی در هنگام زلزله رخ می¬دهد کمانش عضو مهاربند و جاری شدن عضو کششی است. بررسی عملکرد قاب¬های مهاربندی شده در زلزله¬های گذشته ضعف¬های جدی در رفتار آنها را نشان می¬دهد. غالب این ضعف¬ها در نتیجه کمبود ظرفیت در اتصالات مهاربندها می¬باشد. اگر در طراحی اتصالات اثرات رفتار پس کمانشی چرخه¬ای عضو مهاربندی در نظر گرفته شود، عملکرد بهتر اتصالات حاصل می¬شود. بر اساس آیین¬نامه¬های فعلی، این مطلب نیازمند آن است در بین انتهای بادبند و خطی که نقاط اتصال ورق به اعضای قاب را به هم وصل می¬کند یک فاصله آزاد به اندازه دو برابر ضخامت ورق اتصال ایجاد شود. تحقیقات اخیر با بررسی دقیق رفتار اتصالات قاب¬های مهاربندی همگرا نشان داده است طراحی فعلی ورق اتصال، ورق¬های بزرگ، قوی و سخت را نتیجه می¬دهد که باعث کاهش ظرفیت غیرالاستیک سیستم می¬شود. همچنین در این مطالعات نتایج قابل توجهی در خصوص فاصله آزاد مستقیم، عمود به محور مهاربند به دست آمد. به جای فاصله آزاد مستقیم عمود بر محور مهاربند، از یک الگوی بیضی شکل جهت تامین فاصله آزاد ورق اتصال در هنگام کمانش برون صفحه مهاربند استفاده شد و نشان داده شد که این الگوی فاصله آزاد ورق اتصال، نتایج بهتری نسبت به الگوی فاصله آزاد مستقیم به همراه خواهد داشت. در این پایان نامه با استفاده از نرم¬افزار اجزا محدود abaqus مدلی از یک قاب همگرای قطری، یک طبقه و یک دهانه از روی یک نمونه آزمایشگاهی مدل¬سازی و صحت¬سنجی شد و مدل¬های مطالعه پارامتری بر اساس این مدل ساخته شد. با تغییر در پهنای فاصله آزاد در ورق اتصال و در ترکیب با پارامترهای مختلفی نظیر شکل فاصله آزاد (خطی و بیضوی)، ضخامت، مخروطی نمودن ورق و خروج از مرکزیت سعی شده است تا تاثیر تغییر در فاصله آزاد در ترکیب با این پارامترها بررسی شود. بدین منظور رفتار قاب¬های مهاربندی تحت بار چرخه¬ای مورد بررسی قرار گرفت و منحنی هیسترزیس، سختی قاب، مقاومت کششی و فشاری و وضعیت تنش و کرنش مدل¬ها باهم مقایسه شد. با بررسی¬های انجام شده نتیجه شد تاثیر فاصله آزاد در مقاومت کششی و فشاری قاب کم است و در سختی بی تاثیر می¬باشد. با افزایش این فاصله کرنش در مرکز مهاربند افزایش می¬یابد و کاهش این فاصله تنش را در ورق در انتهای مهاربند و در مجاورت ستون افزایش می¬دهد. افزایش بیش از حد این فاصله موجب کمانش ورق قبل از کمانش مهاربند می¬شود که این مطلب تاثیر بسیار نامطلوبی را در رفتار سیستم دارد.