پديد آورندگان :
پارسا، الهام دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران غرب، تهران، ايران , قاضي، محمد دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران غرب، تهران، ايران , فرحبد، فرهنگ دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران غرب، تهران، ايران , سبحان، محمدسعيد دانشكده مهندسي - مركز آموزش عالي محلات
كليدواژه :
مهاربندكمانش تاب (BRB) , منحني چرخه اي , فيوز , غلاف , ضريب شكل پذيري
چكيده فارسي :
سيستم قاب مهاربندي همگرا عليرغم سختي الاستيك مناسب، بعلت زوال سختي در بارگذاري چرخهاي فاقد عملكرد مطلوب است. به منظور اصلاح اين نوع قاب، ايدهي ساخت مهاربند كمانش ناپذير (BRB) مطرح شده و به ظهور نسل‌هاي مختلفي از اين نوع مهاربند منجر گرديده است. محققين به منظور كاهش وزن نسل اول اين نوع مهاربندها كه در آنها وظيفه‌ي محصور نمودن هستهي جاري شونده بر عهده ي غلاف‌پرشده با بتن بود، مهاربندهاي تمام فولادي را ابداع كرده و سپس ايدهي كاهش طول هسته و غلاف را مطرح نموده اند. در اين مقاله، با استفاده از نتايج يك پژوهش آزمايشگاهي، مطالعات عددي گستردهاي انجام شده و دوازده BRB تمام فولادي با مقطع قوطي شكل و با طول فيوزي كاهش‌يافته مورد بررسي قرار گرفتهاند. در مهاربند پيشنهادي، از دو قوطي داخلي و خارجي براي جلوگيري از كمانش موضعي مهاربند در ناحيهي فيوزاستفاده شده است. سطح مقطع مهاربند در ناحيه ي فيوز، كمتر از نصف سطح مقطع كل مهاربند مي‌باشد. مهاربند پيشنهادي به صورت محوري، و طبق پروتكل چرخهاي، بارگذاري شده است. در بررسي عددي مهاربند پيشنهادي چندين پارامتر طراحي از جمله نسبت طول فيوز به طول كل مهاربند، فاصلهي بين هستهي تسليم و قوطي هاي داخلي و خارجي ، ضخامت غلاف، و اصطكاك بين هسته و سطوح تماس مورد توجه قرار گرفته و پارامترهاي شكل‌پذيري و استهلاك انرژي محاسبه شدهاند. طبق نتايج به دست آمده از اين پژوهش، نمونه‌ي مورد بررسي داراي رفتار چرخهاي نسبتاً متقارن در ناحيهي فشار و كشش بوده و حداقل ميزان تغييرمكان جانبي نسبي مورد نظر آيين‌نامهاي را تامين كرده است. علاوه بر آن، نسبت تغييرمكان تجمعي غيرالاستيك به تغيير مكان تسليم، از مقدار حداقل آيين‌نامهاي تجاوز كرده و در مجموع، الزامات آيين نامه اي را بعنوان مهاربند كمانش تاب برآورده كردهاست. نتايج پژوهش حاكي از آن است كه اين نوع مهاربند مي تواند بعنوان مهاربند همگرا در به سازي ساختمان‌ها مورد استفاده واقع شود
چكيده لاتين :
Concentrically braced frames are among the prevalent seismic force-resisting systems used in the construction
of steel structures. This type of system provides a suitable level of stiffness for structures under low and
intermediate seismic oscillations. However, under strong motions, it has noticeable deficiencies such as
stiffness loss under compressive force, the unacceptable difference between the tensile and compressive
strength of the brace, low energy-dissipating capacity, and overall poor cyclic behavior. To overcome these
deficiencies, the idea of the Buckling Restrained Brace (BRB) was proposed a few decades ago. Since the
invention of BRB, extensive studies have been carried out to optimize the new brace system. These studies
have resulted in the emergence of different generations of buckling restrained braces. In the first generation of
BRB, a concrete-filled sheath had been used around the inner core of the brace. To upgrade that heavy brace,
the researchers developed an all-steel brace system that was considerably lighter in weight, faster to build, and
easier to inspect its yielded core after an earthquake. Later on, the idea of reducing the length of the core, as
well as the sheath, was proposed which led to an even lighter brace, while keeping all the major advantages of
the traditional BRB. In this paper, twelve all-steel BRB samples, based on a reduced fuse length, have been
investigated numerically. Each brace sample is composed of three boxes, which include the main box, the
outer sheath, and the inner box. The outer sheath and the inner box are used to prevent the local buckling of
the core in the fuse zone. The outer sheath and the inner box are connected to the brace core at one end only.
In this study, the cross-sectional area of the brace core in the fuse zone was considered to be less than half the
total cross-sectional area of the original brace section. The samples were loaded by the quasi-static cyclic
loading protocol of AISC. The numerical analysis showed that the proposed brace withstood an axial strain
level of around 4%. The numerical modeling of the proposed brace was verified by the data reported for an
earlier experiment that had been carried out in the laboratory of the Housing and Urban Development Research
Center (BHRC). In the numerical study, the effect of influential parameters of the proposed brace on its cyclic
behavior was investigated. These parameters included the ratio of the fuse length to the total brace length, the
gap between the core and the inner/outer boxes, the inner/outer box thickness, and the friction coefficient
between the core and the contact surfaces of the boxes. Using the hysteretic curves of the brace, obtained from
the numerical analyses, the ductility parameters, and the amount of dissipating energy were evaluated. The
results showed that the obtained amount of the relative lateral displacement of the proposed brace is acceptable
according to the code regulations. Moreover, the cumulative inelastic deformation of the proposed brace
surpasses the minimum requirement of the code for the predefined loading protocol. The studied samples were
stable and had relatively symmetric cyclic behavior in the compression and tension zones. The study showed
that the proposed bracing is suitable for the rehabilitation of buildings.
