مطالعه آزمایشگاهی فیوز نوین کمانش‌ناپذیر کامپوزیتی برای مهاربندهای هم‌محور تحت بار چرخه‌ای

مهاربندهای هم محور از متداول‌ترین عناصر قابل استفاده در تامین مقاومت جانبی سازه می‌باشند که به دلیل سختی زیاد، تغییر مکان جانبی کم، سهولت اجرا و مقرون به صرفه بودن همواره طراحان سازه‌های فولادی را به استفاده از این سیستم ترغیب نموده است. با این وجود از مهمترین معایب این نوع مهاربندها ضعف در شکل‌ّپذیری و کمانش اعضای مهاربند ضمن قرار گرفتن در معرض فشار، پیش از تسلیم شوندگی است. در سه دهه گذشته جهت رفع نقیصه‌های این سیستم پرکاربرد از تمهیداتی در اعضا مانند فیوزهای سازه‌ای استفاده شده است. این مقاله به ارائه یک فیوز نوین کمانش‌ناپذیر کامپوزیتی (cbrf) برای استفاده در اعضای مهاربند می‌پردازد. این فیوز با ابعادی به نسبت کوچک، تکامل یافته مهاربندهای کمانش‌ناپذیر طول کوتاه (rl-brbs)، یک میراگر هیسترزیس با رفتار و ظرفیت باربری متفاوت در کشش و فشار است. استفاده از اجزای کششی مضاعف در این فیوز توانسته است تا کاهش ظرفیت کششی اعضای مهاربند ناشی از استفاده فیوز‌های معمول سازه‌ای در آن‌ها را مرتفع نماید. در این مطالعه تعدادی از پارامترهای مهم طراحی فیوز پیشنهادی مانند طول و ضخامت هسته مرکزی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه طی یک مطالعه آزمایشگاهی دو نمونه از این قطعه طراحی، ساخته و در آزمایشگاه تحت بارگذاری چرخه‌ای مورد آزمایش قرار گرفته است. در انتها پارامتر‌های تنظیم کننده مقاومت ضمن بررسی ‌ نمودار هیسترزیس نمونه‌ها محاسبه و مقایسه شده است. نتایج حاکی از رفتار شکل‌پذیر فیوز پیشنهادی با کرنش متوسط %5، توام با ظرفیت کششی و استهلاک انرژی مناسب می‌باشد.

Experimental Evaluation of an Innovative Buckling-Restrained Fuse for Concentrically Braced Frames under Cyclic Loading

Concentrically braced frames (CBFs) have become prevalent as a lateral load resisting system due to their rigidity, low lateral displacement and ease of implementation over the last three decades. These advantages encourage the increasing utilization of this system in the construction industry. Despite the advantages of CBFs, the lack of ductility and buckling of the bracing element before yielding is the main disadvantage this lateral system. In the last three decades, studies have become focused on the ductility and energy dissipation of the CBFs that were modified in terms of using dampers and fuse segments. The current study aims to presents an innovative Composite Buckling Restrained Fuse (CBRF) to be used as a bracing segment. CBRF with relatively small dimensions is an improvement on Reduced Length Buckling Restrained Brace (RLBRBs) as a hysteretic damper with different performance in tension and compression. Extra tensile elements in a novel configuration were used to compensate for the limitation of tensile strength that exists in bracing elements containing ordinary fuse segments. Here, some key design parameters of CBRF such as length and crosssectional area of the core are discussed theoretically. Two specimens were designed and tested under cyclic loads. Moreover, the hysteretic response of the specimens was evaluated to calculate their strength adjustment parameters. The results indicate that the proposed CBRF has a ductile behavior with an average strain of 5% and high energy absorption capacity along with sufficient tensile strength.