بادبند کمانش ناپذیر و دیوار برشی در مقاوم سازی سازه بتنی

ساختمان های آسیب پذیر و مقاوم سازی آنها از مسائل مهم برای مناطق زلزله خیز هستند. در دهه های اخیر مطالعات روی بهسازی و مقاوم سازی سازه های گوناگون منجر به ابداع روش های جدید و متنوع در این زمینه شده است. اکثر این روش ها مستلزم وقفه در بهرهبرداری به منظور اتمام عملیات مقاوم سازی هستند. روش های زیادی همچون اضافه کردن اجزای سازه ای (دیوار برشی فولادی و بتنی، بادبندهای فولادی و بادبندهای کمانش ناپذیر)، تقویت اعضای سازه ای ضعیف و تغییر کاربری سازه را می توان برای بهبود عملکرد لرزه ای سازه نام برد.

بادبند کمانش ناپذیر و دیوار برشی در مقاوم سازی سازه بتنی

در پاسخ به بسیاری از مسائل عملی و ملاحظات اقتصادی، مهندسان معمولاً از قاب های بادبندی شده ی همگرای کمانش ناپذیر به عنوان سامانه ی مقاوم در برابر بارهای جانبی در طول یک زمین لرزه استفاده می کنند. این نوع بادبندها باعث افزایش سختی و مقاومت در سازه های بتنی می شوند. بادبند کمانش ناپذیر باعث شده دریفت طبقات به حد قابل قبول کاهش یافته و سازه در سطح عملکرد ایمنی جای رفتار می کند.

امروزه استفاده از میراکننده های انرژی در سازه به منظور اتلاف انرژی زلزله مورد توجه فراوان قرار گرفته است. مزیت اصلی استفاده از میراگرها، جذب انرژی زلزله در اجزایی مجزا از قاب سازه است که این امر منجر به کاهش آسیب هایی سازه اصلی در هنگام وقوع زلزله می شود. در میان انواع مختلف میراگرها، میراگرهای هیسترزیس به دلیل هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا و فقدان اجزای مکانیکی در آن از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند.

مطالعات نشان داده که موثرترین و اقتصادی ترین روش افزایش سختی و مقاومت جانبی سازه موجود افزودن عضو جدید به سازه موجود است. استفاده از دیوار برشی و بادبندهای قطری فولادی به عنوان روش های جالب به منظور بهبود عملکرد لرزه ای مورد توجه قرار گرفته اند. به هرحال به این نکته باید توجه شود که بابندهای معمول و مرسوم موقعی که تحت تأثیر تنش های فشاری قرار می گیرند تمایل به کمانش دارند که منجر به رفتار ناپایدار در بارهای چرخه ای می شوند.

مطالعات انجام گرفته روی مقاوم سازی لرزه ای سازه بتنی با استفاده از بادبند کمانش ناپذیر نشان می دهد که این سیستم تأثیر چشمگیری بر افزایش مقاومت و سختی سازه بتنی دارد و عملکرد لرزه ای سازه را بهبود می بخشد. این بادبندها می توانند در قاب های پیرامونی و همچنین قاب های داخلی سازه نصب شوند.

در هرحال همه این موارد مقاوم سازی، سختی و مقاومت سازه را در حد رضایت بخشی افزایش می دهند اما اکثر آنها بغیر از بادبندهای پیرامونی نیازمند عملیات اجرایی در داخل سازه بوده که منجر به ایجاد مزاحمت برای بهره برداری از ساختمان می شوند و در نتیجه سازه برای مدتی قابل استفاده نباشد. تحقیقات به سمت استفاده از روش هایی که این مشکل را برطرف کنند متمرکز شده است.

بسیاری از نقایص رفتاری مهاربندهای همگرای متعارف نتیجه اختلاف بین ظرفیت فشاری و کششی این مهاربندها و زوال در مقاومت این مهاربندها تحت بارگذاری چرخه ای است. از این رو تحقیقات بسیاری صرف بهسازی این مهاربندها جهت رسیدن به یک رفتارالاستوپلاستیک ایده آل شده است.

برای رسیدن به این هدف لازم بود تا با استفاده از مکانیزم مناسبی از کمانش فشاری مهاربند جلوگیری شود و امکان تسلیم فشاری فولاد فراهم شود روشی که مدنظر قرار گرفت عبارت بود از محصورسازی یک هسته فلزی شکلپذیر در میان حجمی از بتن که خود توسط یک غشای فلزی در برگرفته شده است. وقتی این نوع بادبندها به صورت مناسب طراحی و جزییات بندی شوند، غلاف فولادی نباید هیچگونه نیروی محوری را تحمل کند.