تحقیق جامع بادبندهای واگرا (EBF ) و همگرا (CBF)

فهرست مطالب:

    فصل اول:
  انواع سیستمهای باربر جانبی                                 صفحه   4
    فصل دوم:
  بادبند و انواع ان                                            صفحه  11
    فصل سوم:
  خصوصیات و مقایسه بادبندهای همگرا و وگرا                       صفحه  17
    فصل چهارم:
تحلیل تقریبی قابهای بادبندی شده                                   صفحه  30
    فصل پنجم:
  ظوابط و روشهای طراحی بادبندها                               صفحه  39
    فهرست منابع                                            صفحه  67
.......................................................................................

بخشهایی از متن:

تأثیر سختی بر رفتارهای لرزه ای:

افزایش سختی موجب کاهش تناوب می شود و در نتیجه سازه را اگر در ناحیه نرم باشد به سمت ناحیه تشدید و شتاب پاسخ را افزایش می دهد. بعکس اگر سازه در ناحیه تشدید باشد، آن را به سمت ناحیه سخت برده و شتاب پاسخ را کاهش می دهد. بنابراین افزایش سختی روی شتاب پاسخ تأثیری دوگانه دارد. از آنجا که نواحی سه گانه جایگاه ثابتی ندارند نمی توان با قطعیت بیان

کرد که آیا سخت کردن یک سازه به افزایش نیروهای زلزله می انجامد یا به کاهش آن به همین دلیل نقش طبقه نرم در یک سازه مدتها مورد بحث و جدل بوده است. برخی معتقدند که وجود یک طبقه نرم موجب کاهش سختی و در نتیجه کاهش نیروهای زلزله می شود و گروهی دیگر طبقه نرم را موجب تمرکز انرژی در یک طبقه و در نتیجه انهدام آن طبقه می دانند.

...

بادبند برون محوریا واگرا(EBF):

برای حل مشکل کاهندگی بادبند تحت بار متناوب می توان از بادبند خمشی یا برون محور (eccentric bracing) استفاده نمود. ویژگی مهم این بادبندهای خمشی این است که با ایجاد تسلیم در اعضای خمشی می توان از کمانش بادبند فشاری جلوگیری کرد و بدینوسیله از کاهندگی سازه کاست.

برون محوری e : بادبند برون محور به شکل های مختلف قابل اجراء است. همانطور که در شکل های این نوع

بادبند نشان داده شده، در همه این شکل های مختلف، یک فاصله برون محوری e وجود دارد که عامل اصلی کنترل رفتار بادبند برون محور است. مهمترین تأثیر e بر رفتار سازه تنظیم میزان سختی جانبی سازه است. به طوریکه با کاهش برون محوری می توان سختی را تا حد سازه با بادبند هم محور افزایش داد.

بیشترین سختی جانبی برای  (L طول تیر است) بدست می آید که در واقع مربوط به سازه با بادبندی هم محور است. با افزایش نسبت  سختی جانبی به سرعت کاهش می یابد، اما از 0/4 =  به بعد این کاهش با آهنگ کندی انجام می شود و سر انجام سختی جانبی به مجانب افقی که همان سختی قاب بدون بادبند است نزدیک می‌شود.

در دهانه با یک بادبند برون محور، بخشی از تیر که در فاصله ستون تا محل اتصال بادبند برون محور قرار گرفته تیر رابط نامیده می شود و طول آن برابر e می باشد. نقش مهم تیر رابط این است که عمل تسلیم در برابر نیروی جانبی را در خود متمرکز ساخته و بادبند را از ناپایداری ناشی از کمانش حفظ کند. با طراحی صحیح تیر رابط می توان شکست را به صورت کنترل شده و مطلوب درآورد و در نتیجه نرمی (شکل پذیری) سازه در برابر نیروهای زلزله بالا برد. در حالت کلی، تیر رابط دارای دو حالت شکست است: شکست خمشی و شکست برشی.

در شکست خمشی، عمل تسلیم و اتلاف انرژی به صورت باز و بسته شدن لولاهای خمیری در تیر رابط تحت نیروی جانبی متناوب صورت می گیرد، و در شکست برشی این عمل با تسلیم برشی ورق جان تیر رابط و ایجاد لولاهای خمیری در بالای این تیر صورت می پذیرد.

...

مدل تحلیلی حلقه پسماند بادبند

نونوکا  رابط نیرو و جابجایی محـوری عضـو و بادبند را بـا استـفـاده از روش تحلیـل ارتـجـاعـی – خمیری بدست آورد که در شکل زیر نمایانده شده است. در این شکل، نمونه اولیه تحت نیروی فشاری قرار می گیرد تا به حد مقاومت فشاری بحرانی برسد و در نقطه A، کمانش کند. آنگاه فاصله کوتاه AB را با سختی صفر طی کرده و خمیده می شود. در اثر این خمیدگی، اثر وزن[1] افزایش یافته و از سختی کاسته می گردد تا آنجا که در نقطه C لنگر در میانه عضو به حد لنگر خمیری رسیده و لولای خمیری ایجاد می شود. در اینجا اگر بار فشاری به طور ثابت اعمال شود نمونه کاملاً منهدم خواهد شد، اما اگر شروع به بار برداری نماییم، همانطور که در شکل دیده می شود، سازه در امتداد CD با حالت ارتجاعی حرکت خواهد کرد (هنگامی که جهت بار عوض شود، لولای خمیری حذف شده و سیستم به حالت ارتجاعی در می آید). علت افزایش سختی در طول ناحیه CD کم شدن خمیدگی میله و در نتیجه کاهش اثر وزن است. در نقطه D، لنگر در میانه عضو در جهت مخالف به آستانه خمیری رسیده و سختی ناگهان کاهش می یابد. در طول DE، با کم شدن خمیدگی عضو، سختی افزایش می یابد تا آنجا که در نقطه E، لولای خمیری در جهت مخالف ایجاد می شود و سازه تحت نیروی ثابت فاصله DE را طی می کند تا کاملاً راست گردد. در اینجا اگر نمونه مجدداً تحت فشار قرار گیرد، حلقه پسماند مشابهی را طی خواهد کرد.

مدل پسماند فوق توسط فوجی وارا در تحلیل دینامیکی قابهای بادبندی شده بکار گرفته شده است. البته مدلهای ساده تری که مبتنی بر استفاده از خطوط و منحنیهای ساده ریاضی هستند، نیز برای رفتار پسماند بادبند پیشنهاد شده اند و به طور کلی در زمینه رفتار پسماند اعضای میله ای تحقیقات مفصلی در سطح جهان صورت گرفته است. شکل حلقه پسماند بادبند به ضریب لاغری آن نیز بستگی دارد. علاوه بر این، نوع نیمرخ بادبند نیز مؤثر است زیرا کمانش موضعی مقطع می تواند به کوچک شدن سطح پسماند منجر گردد. همچنین باید دانست که مقاومت اتصالات بادبند باید بیش از خود بادبند باشد در غیر این صورت رفتار ترد را به دنبال داشته و اتصال گسیخته می شود. مدلهای تحلیلی مختلفی برای سازه ای بادبندی شده توسط محققات ارائه شده است که نمونه ای از آن را می توان در کالینز، پاپاداراکسیس و جین مطالعه کرد.



[1] - p-delta effect
 

منبع دارد.