مهاربندهای همگرا

مهاربندهای همگرا معمولاً برای پایداری قاب ها در برابر نیروهای جانبی در طراحی لرزه ای مورد استفاده قرار می گیرند. طبق فلسفه طراحی لرزه ای انتظار می رود که سیستم های مهاربندی همگرا تحت زلزله های شدید بتوانند پاسخ غیر ارتجاعی پایدار و مداومی از خود نشان دهند.

در این گونه قاب ها بادبندها به وسیله ورق به تیرها و ستون ها متصل می شوند و تغییر شکل غیر الاستیک در زمان تسلیم عضو به صورت کششی و کمانش غیر الاستیک اتفاق می افتد. آزمایشات تجربی جدید نشان می دهند که عملکرد لرزه ای بادبندهای همگرا با طراحی ورق اتصال و با اجازه یافتن ورق اتصال به تسلیم شدن بهبود می یابد.

با بررسی اجمالی خسارت های وارد بر سازه ها در زلزله های گذشته مشخص می شود که سازه های فولادی به جهت شکل پذیری و قابلیت جذب انرژی عملکرد بهتر و اقتصادی تری نسبت به سایر سازه ها دارند. امروزه از سیستم های مختلفی برای مقابله با بارهای جانبی وارد بر ساختمان های فولادی استفاده می شود. استفاده از سیستم مهاربندی در این ساختمان ها قدمت بیشتری نسبت به سایر سیستم های سازه ای دارد.

طراحی مهاربندهای همگرا

به طور کلی قاب های با مهاربندی همگرا به گونه ای طراحی می شوند که تحت بارهای لرزه ای، انرژی به وسیله کمانش و یا جاری شدن بادبند مستهلک شود. سایر اعضاء و اتصالات برای تحمل سطح باری طراحی می شوند که منجر به کمانش و جاری شدن بادبند شود. این روش طراحی ناشی از دیدگاه طراحی برای ظرفیت است که در دستورالعمل های مختلف طراحی لرزه ای ساختمان های فولادی مطرح است.

ایده استفاده از ورق اتصال برای متصل نمودن اعضای مهاربند به قاب فولادی بهترین ایده ای بود که در ابتدا معرفی شد و تاکنون نیز اصلی ترین روش اتصال مهاربند به قاب است. ورق اتصال مهاربند عضوی صفحه ای است که نیروهای مهاربند را به قاب منتقل می کند. به دلیل پیچیدگی رفتار اتصالات با ورق در قاب های با مهاربندی همگرا، طراحی این گروه از اجزای سازه ای معمولاً با ساده سازی های بسیاری انجام می گیرد. از آن جمله می توان به روش ویتمور برای طراحی ورق های اتصال تحت بارهای کششی یکنواخت و نیز روش تورنتون برای تعیین مقاومت فشاری اتصالات با ورق اشاره نمود.

محققین طی یک تحقیق آزمایشگاهی و عددی بر روی رفتار کمانشی اتصالات با ورق تحت بارهای فشاری یکنواخت دریافتند که کمانش ورق های نازک، تحت باری بسیار پایین تر از باری اتفاق می افتد که با استفاده از روش ویتمور به دست می آید. همچنین تحلیل های عددی آنها نشان داد افزایش سختی بین ورق اتصال و بادبند، منجر به افزایش مقاومت کمانشی ورق اتصال می شود.