مهاربند کمانش‌تاب طول کوتاه با غلاف مسلح به الیاف پلیمری کربن

مهاربندهای کمانش‌تاب به‌دلیل داشتن شکل‌پذیری بالا و عملکرد تقریباً یکسان در حالت‌های کششی و فشاری، از سیستم‌های مرسوم در کشورهای پیشرفته هستند. یکی از قابلیت‌های مهم این نوع مهاربندها، انعطاف در انتخاب طول هستۀ مهاربند است. مزیت تغییر در طول مهاربند این است که امکان انتخاب مستقل دو پارامتر سختی و مقاومت را فراهم می‌کند. در این پژوهش، از الیاف پلیمری کربن به‌عنوان یک نوع غلافِ جایگزین غلاف فولادی در مهاربند کمانش‌تاب طول کوتاه استفاده شده است. در جزئیات پیشنهادی، مهاربند کمانش‌تاب طول کوتاه مانند یک میراگر فلزی در انتهای مهاربند در قاب قرار می‌گیرد. قسمت الاستیک به‌گونه‌ای طراحی شده است که با لحاظ‌نمودن یک ضریب اطمینان، در کشش تسلیم نشود و در فشار هم کمانش کلی در کل مهاربند رخ ندهد. با کاهش طول مهاربند کمانش‌تاب، سختی آن افزایش یافته و سختیِ بعد از تسلیم مهاربند نیز به‌طور قابل‌توجهی بیش‌تر از مهاربند کمانش‌تاب معمولی می‌شود. برای ارزیابی عملکرد این مهاربند، دو نوع آزمایش انجام شده است. در آزمایش اول، یک نمونه مهاربند کمانش‌تاب طول کوتاه با غلاف بتنی و الیاف پلیمری کربن تحت بارگذاری تک‌محوری قرار گرفته است. در آزمایش دوم، یک نمونه مهاربند کامل با قطعۀ کمانش‌تاب و ادامۀ آن تحت بارگذاری رفت و برگشتی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از الیاف پلیمری کربن به‌جای غلاف فولادی باعث تسهیل پیش‌ساختگی این نوع مهاربندها و حصول رفتار لرزه‌ای و جذب انرژی مناسب در این نوع مهاربندها می‌شود.

reduced length buckling-restrained with carbon fiber reinforced polymer encasing

buckling restrained braces (brbs) have gained significant popularity in advanced engineering due to their high ductility and nearly identical behavior under tension and compression. a key advantage of brbs lies in the flexibility to adjust the length of the brace core, allowing for independent selection of stiffness and strength. in this research, carbon fiber reinforced polymer (cfrp) is employed as an alternative to steel encasing in reduced length buckling restrained braces. the proposed design incorporates the reduced length brb as a metallic damper at the end of the brace within the frame. the elastic portion is designed to remain elastic under tension with a safety factor and to prevent overall buckling under compression. by reducing the length of the brb, its stiffness increases, and the post-yield stiffness becomes significantly higher compared to conventional brbs. to evaluate the performance of this brace, two types of tests were conducted. in the first test, a reduced length brb specimen with a concrete encasing and cfrp was subjected to a uniaxial load. in the second test, a complete brace specimen with a short buckling restrained portion and the rest of brace was subjected to cyclic loading. the results demonstrate that using cfrp instead of steel encasing facilitates the prefabrication of these braces and leads to desirable seismic behavior and proper energy dissipation.