22223

معرفي مهاربند جديد كمانش‌تاب لوله‌اي تمام فولادي و ارزيابي آزمايشگاهي آن

دكتري تخصصي

سازه

1399/4/10

دكتر محمد علي برخورداري بافقي - دكتر علي خيرالدين

عمران

مهاربندهاي معمولي دركشش مي‌توانند عملكرد قابل قبولي داشته باشند ولي در بارهاي فشاري قبل از تسليم دچار كمانش شده و زمينه براي خسارت ديدن سازه فراهم مي¬شود. مهاربندهاي كمانش¬تاب تحت كشش و فشار رفتار نسبتاً متقارني دارند و قبل از كمانش، با وارد شدن عضو باربر به ناحيه غيرارتجاعي، مي¬توانند شكل¬پذيري و اتلاف انرژي بالايي از خود نشان داده و عملكرد چرخه‌اي قابل قبولي داشته باشند. بااين‌وجود به دلايلي چون سنگيني ناشي از وزن بتن تازه و همچنين مشكلات ساخت و نصب، به‌كارگيري انواع رايج اين نوع مهاربند، در صنعت ساختمان، گسترش چنداني پيدا نكرده است. هدف از اين رساله، دستيابي به ‌نوعي مهاربند كمانش تاب تمام فولادي با هسته (عضو تحمل‌كننده بار) لوله¬اي است كه رفتار چرخه‌اي مهاربندهاي معمولي را بهبود بخشيده و نواقص مهاربندهاي كمانش¬تاب رايج را كاهش دهد. در اين راستا يازده نمونه با جزييات انتهايي (بخش انتقالي گوناگون) شامل: سه نمونه بدون غلاف (به‌عنوان نمونه‌هاي شاهد) دو نمونه داراي عضو مهاركننده كمانش (غلاف) نبشي، پنج نمونه با غلاف لوله¬اي بيروني و يك نمونه با غلاف مفتولي (جاسازي‌شده در داخل هسته) موردمطالعه‌ي آزمايشگاهي قرار گرفت. عملكرد نمونه¬ها تحت بارهاي چرخه¬اي بر اساس مدل‌هاي شكست، ظرفيت باربري وتوان تحمل تغيير شكل محوري، ارزيابي گرديد. نتايج آزمايش¬ها نشان داد نمونه¬هاي ساخته شده از دو لوله متداخل كه در دو انتهاي عضو هسته آن‌ها كلاهك¬هاي فولادي جوش شده و غلاف آن‌ها داراي مشخصات هندسي مناسبي باشند در شاخص‌هايي چون جذب و اتلاف انرژي، توان باربري ومودهاي خرابي نسبت به ساير نمونه‌ها عملكرد بهتري داشته و مي‌توانند ما را به هدف بر¬سانند. نمونه‌هاي كلاهك‌دار غلاف شده درعين حالي‌كه ميتوانند تا 7/2 برابرساير نمونه ها نيروي فشاري تجمل نمايند، در بخش انتهايي كمتر دچار چرخش شده و تشكيل مفصل پلاستيك و خسارت موضعي آن‌ها به تأخير مي‌افتد. همچنين كمانش كلي نمونه¬ها نيز ديرتر به وجود مي‌آيد. علاوه بر آن رفتار نمونه¬ها در فشار و كشش نسبتاً متقارن است. به‌گونه‌اي كه در محدوده غيرخطي بار فشاري تحمل شده نمونه‌ها به حدود 07/1 برابر باركششي آن¬ها مي‌رسد. اين نمونه-ها همچنين در محدوده غيرارتجاعي مي‌توانند داراي حلقه¬هاي هيسترزيس پايدار و افزايشي بوده و با اطمينان چرخه‌هاي اصلي بارگذاري را تا 2% تغيير طول محوري عضو هسته طي نمايند. مازاد بر آن، قادرند حداقل دو چرخه‌ اضافي را تا رسيدن به جابه¬جايي غيرارتجاعي تجمعي200 برابر جابه¬جايي تسليم طي ¬نمايند.

1399/06/30

Introducing a new type of all-steel tubular buckling restrained braces and its experimental evaluation

6/30/2020 12:00:00 AM

Conventional braces can have acceptable performance in tension, but in compression loads they buckle before entering the yield area, thus providing the building for damage. Buckling Restrained braces (BRBs) act relatively symmetrically against tensile and compressive loads and before buckling, the load-bearing member enters the nonlinear area. Therefore, they can have high ductility and absorbing energy and show acceptable seismic performance. The purpose of this thesis is to achieve a kind of all-steel buckling restrained braces with a tubular core (load-bearing member) that improves the seismic behavior of conventional braces and reduces the imperfections of the current BRBs. In this regard, eleven specimens were proposed for experimental study. The studied specimens consist of a steel tube as a load bearing member (core), which is placed inside a larger tube or two angles as a buckling restraining member (pod). At the two ends of the core member, different end details and connection (compared to the common BRBs) are provided as the elastic transitional region. The performance of the specimens were evaluated based on indices, such as damage mode, repeatable behavior, adjusted strength factors, load-bearing capacity, and cumulative inelastic displacement. The evaluation of the results indicated that, the specimens, which welded variable cross-section steel lids at both ends of the core and is placed inside a larger tube as a buckling restraining member (pod) , have superior cyclic performance. The superior specimens, for all cycles with larger displacements of the yielding displacement, exhibited a stable hysteresis behavior in bearing of cyclic loads. As the bearing compression was about 1.07 times greater than the tensile load. The cumulative inelastic axial displacements of these specimens is at least 200 times of their yield displacement.