چرا مهاربند همگرای ویژه

مطمئنا این نکته را تایید می کنید که مهاربندهای همگرا به وفور در سازه های فولادی اجرا می شوند. سوال اینجاست که چرا مهاربندهای همگرای ویژه برای نخستین بار قد علم کردند؟

در این مقاله رایگان که در راستای دوره طراحی مهاربندهای همگرا تولید شد، قصد داریم علت بوجود آمدن اولین مهاربندهای همگرای ویژه را ذکر کرده و مزیت های آن را نسبت به نوع معمولی بیان کنیم. هر چند دید مهندسی شما عزیزان قابل ستایش است.

علت پیدایش مهاربند همگرای ویژه

خسارت شدید مهاربندهای همگرای معمولی در زلزله هایی از قبیل لوما پریتا ۱۹۸۹، نورتریج ۱۹۹۴ و مکزیکو ۱۹۸۵ که ناشی از سختی بالای این نوع مهاربندها و عدم شکل­ پذیری مناسب آن­ها بود منجر به بازبینی در طراحی این سیستم­ ها شد. در نتیجه پس از وقوع این زلزله­ ها مهاربندهای همگرای ویژه معرفی شدند.

هولناک ترین معضل برای اعضای مهاربندی، پدیده کمانش می باشد که برای یک عضو تحت فشار ممکن است اتفاق بیفتد. مهاربند ها بسته به معمولی یا ویژه بودنشان دو نوع رفتار ممکن است داشته باشند. چون از مهاربندهای معمولی انتظار رفتار فرا ارتجاعی محدودی داریم در نتیجه پس از کمانش، این مهاربندها ظرفیت باربری خود را از دست داده و دچار ضعف شدیدی در تحمل نیروی فشاری می شوند؛ در صورتی که مهاربندهای همگرای ویژه در حکم فیوز سازه بوده و بعد از کمانش رفتار غیر ارتجاعی خوبی از خود نشان می دهند. پس از رخداد کمانش با تشکیل مفصل پلاستیک در سه نقطه از مهاربندها، ظرفیت باربری مهاربند حفظ شده و عضو هنوز هم می تواند با شکل پذیری خود در برابر نیروهای زلزله مقاومت کند.

علاوه بر تفاوت رفتاریِ مهاربندهای معمولی و ویژه، اعضای این مهاربندها در طراحی نیز با هم تفاوت دارند:

  • به دلیل تفاوت در نیروی زلزله که به علت وارد کردن ضریب زلزله های متفاوت ایجاد می شود، این مهاربندها شکل پذیری های متفاوتی از خود نشان می دهند؛ به این صورت که مهاربند معمولی دارای ضریب رفتار کمتری(۳/۵) بوده در نتیجه ضریب زلزله و نیروی زلزله بیشتری را در طراحی برای آن متصوریم در صورتی که مهاربند ویژه ضریب رفتار بیشتری(۵/۵) و نیروی زلزله کمتری دارد. پس این کمتر در نظر گرفتن نیروی زلزله برای مهاربند ویژه باعث می شود سبک تر و شکل پذیرتر طراحی شود و رفتار خوبی در زلزله از خود نشان دهد. و این رفتار خوب به واسطه تشکیل مفصل پلاستیک در سه نقطه از طول مهاربند رخ می دهد.
  • تفاوت بعدی اعضای مهاربندی در فشردگی مقاطع آن ها می باشد(جدول۱۰-۴-۳-۱ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان)
این عکس نمونه ای از خرابی زلزله لوما پریتا را نشان می دهد

زلزله لوما پریتا

این عکس نمونه ای از خرابی زلزله نورتریج را نشان می دهد

زلزله نورتریج

این عکس نمونه ای از خرابی زلزله مکزیکو را نشان می دهد

زلزله مکزیکو

مکانیزم رفتاری این نوع مهاربندها

طراحی این مهاربندها به گونه­ ای است که در هنگام وقوع زلزله تغییرشکل­ های غیرارتجاعی قابل ملاحظه­ ای در مهاربندهای فشاری و کششی آن­ها به وجود می ­آید؛ به گونه ای که در مهاربندهای کششی، ناحیه شکل ­پذیر در تمام طول عضو به وجود می ­آید. در مهاربندهای تحت فشار نیز، کمانش غیرارتجاعی باعث ایجاد مفصل پلاستیک در دو انتها و همچنین وسط مهاربند می­ شود.

بنابراین این مهاربندها به علت شکل پذیری مناسب خود پس از سیکل های متوالی بارگذاری در عضو کششی به تسلیم و در عضو فشاری به کمانش غیر ارتجاعی می رسند.

کمانش عضو فشاری و تسلیم عضو کششی

اعضای بادبندی

مزیت های  این نوع مهاربند نسبت به مهاربند معمولی

کمانش اعضای بادبندی در مهاربند همگرای معمولی منجر به کاهش باربری و شکل­ پذیری محدود این سیستم می­ شود. در نتیجه این سیستم­ ها ایمنی جانی را آنچنان که باید تامین نمی­ نمایند. درصورتی که برای قاب­ مشابه با مهاربند ویژه، تشکیل مفصل پلاستیک در اثر کمانش و نهایتا وقوع خرابی پس از سیکل­ های بارگذاری بیشتر، تامین ایمنی جانی را به همراه دارد. در واقع استفاده از مهاربند همگرای معمولی در سازه های بلند تر از ۴ طبقه در مناطق با لرزه خیری بالا توصیه نمی شود که این خود محدودیت بزرگی محسوب می شود. مهاربند شکل­ پذیر نه تنها موجب بهبود رفتار لرزه ­ای سازه می­ شود بلکه از لحاظ اقتصادی نیز کاهش در وزن ستون­ ها و مهاربندها منجر به سبک­تر شدن فونداسیون می­ شود.

استفاده از مهاربند همگرای ویژه علاوه بر کاهش برش پایه ساختمان و افزایش شکل پذیری منجر به کاهش سختی سازه به مقدار ناچیزی نسبت به همگرای معمولی می شود.

 

نمونه تصویری از مهاربند هشتی

مهاربند همگرا

12 پاسخ
  1. ALI
    ALI گفته:

    واقعن که ادم یه چیزی یاد داشته باشه خوبه نه بره از اسلایدای AISC کپی کنه به نام خودش اگه اون کسی که مهندسه از خودش چیزی یاد داشته باشه مینویسه نه اینکه اقا مدرک عمران از ناکجاآباد گرفته بعد در مورد طراحی لرزه ای نظر میده
    زورکی نمیشه ادمارو مجبور به خوندن مطالب مسخرتون کنین با اون تیک اجباری ثبت نام در خبرنامه

    پاسخ دادن
    • پشتیبانی سبزسازه
      پشتیبانی سبزسازه گفته:

      سلام دوست خوبم ! ما مثل شما حرفه ای نیستیم که علم تولید کنیم ، مرجع ما آیین نامه هاست ، این مقاله کاملا تحلیلی است و بر روی آن به میزان کافی وقت گذاشته شده است و به نام کسی زده نشده بلکه تنها در راستای افزایش سطح اطلاعات علاقه مندان است. مهندسین متخصص ایراداتی که میگیرند بسیار دقیق تر و حرفه ای تر می باشد، به جای توهین و بیان نامناسب اگر ایراداتی علمی در این مقاله تحلیلی می بینید ، خوشحال میشویم ارائه نمایید.

      پاسخ دادن
  2. ن
    ن گفته:

    با سلام
    تشگر از مطالب مفیدتان
    در هر حال زحمت کشیده اید و حداقل برای یک نفر هم مفید باشد مقصود حاصل است.
    اگه دیگران مطلب دارند ارایه دهند تا استفاده شود .

    پاسخ دادن
  3. وحید
    وحید گفته:

    در جواب علی باید بگم شما خیلی کم لطفی کردی برادر . من به عنوان مدرس دانشگاه از زحمات شما بابت مطالب مفید و ارزنده تشکر میکنم . قدرتون میدانیم خسته نباشید و هر کمکی از دستم بر بیاد دریغ ندارممممممممممممنون که به فکر ارتقا عمران این مرز و بوم هستید . لطفا از نظرات مغرضانه دیگران دلسرد نشوید . یا حق

    پاسخ دادن
    • پشتیبانی سبزسازه
      پشتیبانی سبزسازه گفته:

      سلام خدمت شما بزرگوار
      خیلی ممنون بابت حمایت و نظر ارزشمندتون
      واقعا از حسن نیت و نگاه قشنگتون انگیزه می گیریم
      نظر سایر دوستان هم محترمه و سعی شده بهشون به نحو احسن رسیدگی بشه
      امیدواریم موفق و موید باشید
      یا حق

      پاسخ دادن

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *