مهاربند کمانش تاب یا مهاربند کمانش ناپذیر (BRB)
بسیاری از نقایص رفتاری مهاربندهای فولادی متداول نتیجه اختلاف بین ظرفیت فشاری و کششی این مهاربندها و زوال در مقاومت این مهاربندها تحت بارگذاری چرخه‌ای می‌باشد. از این رو تحقیقات بسیاری صرف بهینه سازی و اصلاح این مهاربندها جهت رسیدن به یک رفتار الاستوپلاستیک ایده آل گردیده است. برای رسیدن به این هدف لازم بود تا با استفاده از مکانیزم مناسبی از کمانش فشاری مهاربند جلوگیری شود تا امکان تسلیم فشاری فولاد نیز فراهم شود. تلاش‌های انجام شده توسط محققین، منجر به اختراع مهاربند کمانش ناپذیر یا مهاربند کمانش تاب (Buckling Restrained Brace) شده است. در این مقاله آموزشی با اجزای مهاربند کمانش تاب آشنا می‌شویم و سپس به مهم ترین مزایای آن اشاره می‌کنیم.
اجزای مهاربند کمانش ناپذیر
اجزای تشکیل دهنده مهاربند کمانش ناپذیر عبارت است از:
- هسته فولادی میانی مهاربند که باید تحت فشار و کشش جاری شود. به همین دلیل بهتر است که نوع فولاد هسته از جنس فولاد نرمه و با مقاومت پایین تر باشد تا در بارگذاری های رفت و برگشتی تسلیم در فولاد اتفاق بیفتد و عمل استهلاک به خوبی صورت گیرد. همچنین دو قسمت انتهایی این مهاربند باید بگونه ای طراحی شود که تحت اثر بارهای وارده در محدوده الاستیک باقی بماند.
- مصالح جداکنندهای که بر روی سرتاسر طول هسته فولادی محاط در بتن چسبانده شده تا هسته فولادی از غلاف فولادی جدا کند. در نتیجه نیروی محوری وارد بر مهاربند تنها توسط هسته فولادی تحمل شده و غلاف پیرامونی بر مبنای سختی خمشی مانع از کمانش هسته فولای خواهد شد.
- غلاف پیرامونی که متشکل از یک بخش بتنی یا ملاتی که در اطراف هسته فولادی قرار گرفته است و یک مقطع جدار نازک فولادی پیرامونی که با استفاده از سختی خمشی جلوی کمانش جانبی هسته فولادی را می گیرند.
مزایای استفاده از مهاربندهای کمانش‌تاب به شرح ذیل است
- افزایش شکل‌پذیری و قابلیت اطمینان رفتار سازه در برابر زلزله، و در نتیجه افزایش سطح عملکرد سازه نسبت به دیگرسیستمهای متداول باربر جانبی.
- کاهش حجم مصالح مصرفی در اعضاء سازه ای و اتصالات آنها و پی.
- عدم ایجاد خسارت در دیوارهای غیرسازه ای پس از وقوع زلزله به دلیل عدم کمانش مهاربندها.
- نصب آسان و سریع که نتیجه آن کاهش زمان اجرایی پروژه است.
- امکان نصب در انواع سازه های بتن مسلح و فولادی، بدون وجود محدودیت در طول مهاربند.
- قابلیت تغییر و تنظیم جداگانه سختی و مقاومت مهاربند
- مدلسازی آسان در نرمافزارهای مهندسی و امکان طراحی به کمک تحلیل های خطی.
- عدم نیاز به تعویض مهاربند پس از وقوع زلزله های کوچک و متوسط، و قابل تعویض پس از وقوع زلزله های بسیار شدید با هزینه کم و بدون ایجاد اختلال در روند خدمت رسانی.
- تأثیر ناپذیری از عوامل جوی و شرایط محیطی، و در نتیجه عدم نیاز به نگهداری در زمان بهره برداری از سازه.
- به دلیل ضریب رفتار بزرگ سیستم مهاربند کمانش‌تاب، و همچنین اختلاف ناچیز ظرفیت کششی و فشاری مهاربندهای کمانش‌تاب (و عدم ایجاد پدیده کمانش در آنها)، نیروی جانبی وارده بر پی و سازه مجهز به این سیستم کمتر از دیگر سیستم های باربر جانبی بوده که این عوامل منجر به کاهش 5 تا 20 درصدی حجم با وزن مصالح مصرفی در سازه های مجهز به مهاربندهای کمانش‌تاب می شود.
برخی از پروژه های مجهز به مهاربند کمانش ناپذیر
- پروژه ساختمان تولید واکسن کرونا (کووید 19): استفاده از BRB برای افزایش ایمنی ساختمان
- پروژه مقاوم سازی منازل سازمانی نیروی انتظامی شهرستان سرپل ذهاب
نتبجه گیری
در این مقاله آموزشی سیستم مهاربند کمانش ناپذیر معرفی و به مزایای آن اشاره می‌شود. این سیستم با جلوگیری از کمانش هسته فولادی، شرایطی را به وجود می‌آورد که بخشی از انرژی ورودی به سازه توسط این اعضا مستهلک شود. بنابراین مهاربند کمانش تاب را می‌توان به عنوان یک میراگر در نظر گرفت. از این سیستم در سرتاسر دنیا و ایران در پروژه‌های مختلفی استفاده می‌شود
آیا این نوشته برایتان مفید بود؟
یک نظر
امیدوارم موفق باشید مهندس جان