نقش عامل‌های هندسی بر رفتار مهاربند‌های کمانش‌ناپذیر با هسته شکاف‌دار

کاهش پاسخ‌های لرزه‌ای و استهلاک انرژی‌های حاصل از اعمال نیروهای شدید به سازه مانند زلزله، همواره مورد توجه پژوهش‌گران قرار دارد. مهاربندهای کمانش‌ناپذیر، یکی از سیستم‌های استهلاک انرژی هستند که همانند سایر سیستم‌های مهار جانبی سازه‌ها، به کاهش پاسخ‌های سازه در برابر بارهای وارده کمک می‌کنند. مهاربندهای کمانش‌ناپذیر سنتی از یک هسته‌ی یکنواخت و بخش نگهدارنده که از ملات پر شده است ساخته می‌شوند که وزن زیاد به علت مواد پرکننده پیرامون هسته، نبود امکان بازرسی چشمی هسته و جایگزینی و تعمیر آن پس از ایجاد خسارت را می‌توان از کاستی‌های این گونه از مهاربندها دانست. در این پژوهش، مهاربند کمانش‌ناپذیر نوینی با هسته‌ی سوراخ‌دار معرفی می‌شود که کاستی‌های مهاربندهای کمانش‌ناپذیر سنتی را ندارد. حالت‌های مختلف هسته‌ی این مهاربندها با یک تا پنج شکاف و با شکل‌های لوبیایی و مستطیلی به کمک عامل‌هایی مانند رفتار چرخه‌ای آن‌ها، چگونگی توزیع تنش، تغییرشکل هسته و وضعیت مهاربند پس از کمانش ارزیابی شدند. در حالت کلی، نتیجه‌ی مقایسه و ارزیابی این عامل‌ها نشان دادند که در همه‌ی حالت‌ها، رفتار هسته‌های لوبیایی‌شکل نسبت و هسته‌های مستطیل‌شکل برتری دارند و مناسب‌تر می‌باشند. از طرف دیگر، بین حالت‌های مختلف مهاربندهای کمانش‌ناپذیر شکاف‌دار لوبیایی‌شکل، به علت طول کمانشی بهینه، مهاربندهای چهارتایی رفتار مناسب‌تری از خود نشان دادند. از این رو، از بین مهاربندهای بررسی شده در این پژوهش، مهاربندهای کمانش‌ناپذیر شکاف‌دار لوبیایی‌شکل چهارتایی برای مقاوم‌سازی و تحمل بارهای جانبی در سازه‌ها پیشنهاد می‌شوند.

Influence of geometric parameters on perforated core buckling restrained braces behavior

Buckling Restrained Braces (BRBs) are installed in buildings to control lateral displacements caused by seismic events. Although, conventional BRBs have various advantages comparing to ordinary bracing systems, their high weight and dimensions because of the restraining units is a dominant drawback. In this paper, a new developed type of BRB named perforated core buckling restrained brace is investigated which resolved conventional BRBs shortcoming. Its core consists of a perforated steel yielding plate which is guided and partially stabilized by the restraining unit. The core is mechanized to obtain two yielding lateral bands which are connected by several equidistant stabilizing bridges. At first part of the paper, the hysteretic behaviour of the tested braces and a large scale brace has been analysed and verified with an FEM model which considers the interaction between the core and the encasing member. The model reproduces the hysteretic response during the first cycles and the influence of friction on the axial strain distribution along the yielding core. In the second part, geometrical parameters such as number of holes and their section in the core of brace were studied and trough hysteretic behaviour, stress distribution, core deformation and its condition under ultimate loads, the optimized core is selected and suggested.