طراحی مهاربندهای کمانش ناپذیر

بتن و محفظه لوله ای شکل، فولادی سختی و مقاومت خمشی لازم را برای جلوگیری از کمانش کلی مهاربند فراهم آورده و امکان تحمل بار توسط هسته فولادی را تا حد تسلیم، بدون آنکه کاهشی در سختی و مقاومت مهاربند طی چرخه های بارگذاری ایجاد شود، فراهم می آورد. همچنین بتن و محفظه فولادی از کمانش موضعی هسته جلوگیری می کند. رفتار چرخه ای غیر الاستیک این مهاربندها با انجام آزمایش های زیادی بررسی شده است.

مشابهت ظاهری، تفاوت زیادی با قاب های دارای مهاربندهای متداول هم محور دارد. در سیستم مهاربندی کمانش ناپذیر حلقه های هیسترزیس از نوع پایدار بوده و طی چرخه های بارگذاری و باربرداری متعدد، افت در مقاومت و سختی سیستم مشاهده نمی شود. در حالی که تحقیقات دو دهه اخیر نشان می دهد که در سیستم مهاربندهای هم محور این مهاربندها در مود فشاری دچار کمانش کلی می شوند و در نتیجه سیستم دچار زوال در مقاومت و سختی می‌شود.

در واقع پایین افتادگی منحنی هیسترزیس را موجب می شود.همچنین در مود کششی، جزئیات اتصالات مهاربند دچار وضعیت بحرانی می شود. به عبارت دیگر با استفاده از مهار بندهای کمانش ناپذیر شکلپذیری بالا می رود. مو د شکننده موجود در سیستم مهاربندهای هم محور به مود شکلپذیر تبدیل می‌شود.

مقدار نیروی طراحی حاصل از روش استاتیک معادل در این سیستم هم محور متداول به میزان قابل توجهی بیش از سیستم مهاربندهای کمانش ناپذیر است که باعث غیر اقتصادی بودن آن در مقایسه با سیستم مهاربندهای کمانش ناپذیر می‌شود. در مقایسه با سیستم مهاربندهای 7 و 8 نیز باید گفت نیروی نامتعادل وارد بر تیر در سیستم مهاربندهای 7 و 8 در سیستم کمانش ناپذیر وجود ندارد.

طراحی مهاربندهای کمانش ناپذیر

از آنجا که اساس عملکرد میراگرهای هیسترزیس تغییر شکل های پلاستیک ایجاد شده در فولاد است، مبانی طراحی سازه های دارای سیستم مهاربندهای کمانش ناپذیر مشابه با مبانی طراحی قاب های دارای مهاربندی خارج از محور است. بنابراین از روش استاتیک معادل در برآورد نیروی طراحی قاب های دارای مهاربندی خارج از محور که در استاندارد 2800 ارائه شده، می توان در برآورد نیروی طراحی قاب های دارای این سیستم استفاده نمود.

سایر اجزای قاب باید به گونه ای طراحی شوند که در حالت نهایی نیز در محدوده الاستیک باقی بمانند. زیرا به سبب افزایش نیروی مهاربندهای کمانش ناپذیر در اثر پدیده سخت شوندگی کرنشی فولاد، مقدار نیروی ایجادشده در این مهاربندها در حالت نهایی بیش از مقاومت تسلیم آنها خواهد بود.بنابراین با در نظر گرفتن این ضریب از عدم تسلیم سایر اجزاء قاب تا پایان رخداد زلزله اطمینان خاطر کسب می شود.چون سطح مقطع هسته مرکزی به میزان قابل توجهی از سطح مقطع ناحیه انتهایی اتصال کوچک تر است، اکثر تغییر مکان های الاستیک و همچنین پلاستیک در این ناحیه رخ می دهد.