صفحه اصلی  »  مقالات  »  اعضای ویژه  »  مهاربند واگرا (EBF) : مقایسه با مهاربند همگرا، طراحی دستی و کنترل مطابق مبحث 10

مهاربند واگرا (EBF) : مقایسه با مهاربند همگرا، طراحی دستی و کنترل مطابق مبحث 10

مقدمه

به‌طورکلی اگر بخواهیم در مورد تفاوت مهاربند واگرا و همگرا اظهارنظر کنیم می‌توان گفت که مهاربند واگرا به واسطه وجود تیر پیوند در آن، از شکل‌پذیری بیشتری در مقابل بار زلزله نسبت به مهاربند همگرا برخوردار است ولی در عوض سختی کمتری از خود نسبت به مهاربند همگرا در مقابل زلزله نشان می‌دهد؛ اما اینکه کدام مهاربند شرایط بهتری را برای استهلاک انرژی زلزله در طراحی سازه های فولادی مهیا می‌کند باید از زوایای مختلف مورد بررسی قرار گیرد. در این ایبوک از زوایای مختلف به بررسی این سیستم باربر می‌پردازیم.

با مطالعه این ایبوک چه می‌آموزیم؟

  1. بررسی انواع مهاربندهای واگرا از لحاظ هندسه
  2. مزایا و معایب مهاربندهای واگرا و همگرا
  3. انواع مهاربندهای واگرا از لحاظ عملکرد
  4. اعضای مهاربندی واگرا به همراه نکات اجرایی
  5. رفتار مهاربند واگرا در هنگام زلزله چگونه است؟
  6. بررسی اجمالی رفتار مهاربندهای همگرا جهت شناخت تفاوت‌ها و مزیت‌های مهاربند واگرا
  7. ترکیب سیستم مهاربندی واگرا با سیستم‌های دیگر
  8. بررسی ضوابط آیین‌نامه‌ای مهاربندی واگرا
  9. طراحی مهاربند واگرا به صورت دستی

 

بخش کوتاهی از این ایبوک را می توانید مشاهده کنید.

 

 فرق مهاربندهای ویژه با معمولی چیست؟
به‌طورکلی، وقتی حرف از ویژه و معمولی پیش می‌آید آیین‌نامه 2800 ضریبی را برای نیروی زلزله به‌عنوان ضریب رفتار (R) در نظر می‌گیرد (جدول 3-4 آیین‌نامه 2800) که این ضریب تابع نوع سیستم باربر جانبی است.
در سیستم‌های ویژه این ضریب مقدار بزرگ‌تری نسبت به سیستم‌های معمولی دارد و این باعث می‌شود نیروی زلزله‌ی وارد برسازه (ABI/R) در سیستم‌های ویژه، نسبت به سیستم‌های معمولی کوچک‌تر شود. درنتیجه می‌توان گفت که ما در سیستم‌های ویژه یک قاب سبک‌تر و شکل‌پذیرتر نسبت به قاب معمولی داریم که رفتار انعطاف‌پذیرتری از خود در زلزله نشان می‌دهد.

از طرفی ضوابط سخت‌گیرانه‌تری برای کنترل فشردگی مقاطع و طراحی اتصالات در نظر می‌گیرد تا مقطع بدون خرابی جانبی یا در اتصالات، بتواند تغییرشکل‌های بیشتری را تحمل کند.
آنچه نتیجه می‌شود این است که در سیستم‌های ویژه، ما رفتار فرا ارتجاعی (رفتار خارج از ناحیه الاستیک) بیشتری از اعضا انتظار داریم. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در این مورد به‌صورت زیر توضیح داده است.

 

الزامات طراحی لرزه ای قاب مهاربندی همگرا ویژه

الزامات طراحی لرزه ای قاب مهاربندی همگرا معمولی

 

مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و همچنین آیین‌نامه 2800 در ویرایش‌های جدید مهاربندهای واگرای معمولی را حذف کرده‌اند. علت این امر را می‌توان عملکرد ضعیف بادبند واگرای معمولی در زلزله دانست؛ زیرا از سیستم واگرا انتظار رفتاری شکل‌پذیر داریم ولی مشاهدات گذشته نشان داده شکل‌پذیری موردنظر در سیستم واگرای معمولی حاصل نمی‌شود.

اعضای مهاربند واگرا به همراه نکات اجرایی

یک قاب مهارشده با مهاربندی واگرا دارای 4 عضو می‌باشد:
1- اعضای قطری مهاربند
2- تیر پیوند
4- تیر خارج از ناحیه پیوند
5- ستون

 

اعضای تشکیل‌ دهنده یک قاب مهاربندی‌ شده واگرا

شکل 8 (اعضای تشکیل‌دهنده یک قاب مهاربندی‌شده واگرا)

 

 علت نام‌گذاری این نوع مهاربندها به اسم “مهاربند واگرا” (EBF)؟

همان‌طور که از اسم این نوع مهاربندها پیداست محور اعضای قطری آن‌ها ازلحاظ هندسی برون مرکزی محوری دارد و در یک نقطه روی تیر قطع نمی‌شوند. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در رابطه با محدودیت خروج از مرکزیت که سبب تبدیل مهاربند واگرا به همگرا (شورون هفتی و هشتی) می‌شود توضیح داده است. دربند 10-3-10-2 قسمت پ این مبحث داریم:

 

تمایز مهاربند واگرا و مهاربند همگرا

 

همان‌طور که مشاهده شد، در این بند ضابطه‌ای که سبب تمایز مهاربند واگرا و مهاربند همگرا (شورون هفتی و هشتی) می‌شود، معرفی‌شده است.

 

برون مرکزی مجاز مهاربندی همگرا

شکل 9 (برون مرکزی مجاز مهاربندی همگرا)

 

درواقع اگر e<d_b باشد، مهاربند از نوع شورون 8 خواهد بود، و باید الزامات آیین‌نامه‌ای مربوط به شورون 8 برای آن رعایت گردد.
در مورد مهاربندهای همگرا باید به این نکته دقت شود که محل تلاقی محورهای اعضای قطری آن‌ها باید روی محور میانی جان تیر قرار گیرد (شکل 10) که البته همان‌طور که دربند فوق هم گفته شد، آیین‌نامه برای خروج از مرکزیت یک مقدار حداقل در نظر گرفته و به‌نوعی برای عدم تلاقی محور مهاربندها در یک نقطه با محور میانی تیر، تخفیف قائل شده است.

این امر باید تا حد امکان، در اجرای این مهاربندها موردتوجه قرار گیرد، زیرا در غیر این صورت محل تلاقی، خارج از محور تیر قرارگرفته (شکل 11) و سبب ایجاد یک لنگر اضافی (Ph) ناشی از نیروی محوری تیر، می‌شود و عملکرد سیستم مهاربندی را دچار مشکل می‌نماید.

 

نحوه صحیح اجرای مهاربند همگرا

شکل 10 (نحوه صحیح اجرای مهاربند همگرا)

 

این امر (تلاقی محورهای مهاربند بر روی محور میانی تیر) در سیستم‌های واگرا متفاوت می‌باشد، زیرا همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود محل تلاقی محورهای مهاربند، همواره خارج از محور میانی تیر قرار می گیرد.

 

محل تلاقی محور میانی مهاربندها خارج از محور میانی تیر

شکل 11(محل تلاقی محور میانی مهاربندها خارج از محور میانی تیر)

 

 چرا مهاربندهای واگرا به این شکل اجرا می‌شوند؟

علت آن، استفاده از تیر رابط یا همان تیر پیوند، به‌عنوان یک عامل مستهلک کننده انرژی زلزله می‌باشد. درواقع با این کار به تیر پیوند اجازه می‌دهیم، قبل از کمانش اعضای قطری بادبند واگرا (در اثر فشار ناشی از بار جانبی)، در اثر برش یا خمش تسلیم شود. به بیان ساده‌تر، تیر پیوند قربانی می‌شود تا اعضای قطری مهاربند، در اثر فشار بار جانبی دیرتر دچار کمانش شوند.
به زبان علمی‌تر، تیر پیوند مشابه با یک فیوز عمل می‌نماید شکل (13).در صورت تمایل به آشنایی کامل با این عملکرد در سازه می توانید مقاله ” بررسی و طراحی فیوز سازه ای” را مطالعه نمایید.

این عملکرد سیستم مهاربندی واگرا، یعنی تسلیم شدن تیر پیوند و مصون ماندن سایر اعضای قاب مهاربندی از رفتار غیر الاستیک، بزرگ‌ترین دلیل استفاده و اجرای این‌گونه مهاربندها می‌باشد. در این سیستم تیر پیوند ضعیف‌ترین عضو (ضعیف‌تر ازلحاظ سریع‌تر تسلیم شدن) می‌باشد و سایر اعضا (تیر خارج از پیوند، ستون و اعضای قطری) همگی قوی‌تر از تیر پیوند هستند.

 

عملکرد فیوز مانند تیر پیوند

شکل 12(عملکرد فیوز مانند تیر پیوند)

 

در کنار نکات ذکرشده یکی از علل استفاده از این سیستم، محدودیت معماری کمتر می‌باشد. بدین معنا که آزادی عمل بیشتری به مهندس معمار برای اجرای بازشو به‌صورت در و پنجره می‌دهد (شکل 12).

ایجاد بازشو باوجود مهاربند واگرا

شکل 13(ایجاد بازشو باوجود مهاربند واگرا)

 

بررسی ضوابط آیین‌نامه‌ای مهاربندی واگرا

 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان برای عضو قطری مهاربندی واگرا چه ضوابطی در نظر گرفته است؟

محدودیت نسبت پهنا به ضخامت مقاطع تیر و ستون و مهاربند:

 

ضوابط آیین‌نامه‌ای مهاربند واگرا

 

طراحی مهاربندی‌ها، تیرهای خارج از ناحیه پیوند و ستون‌ها

 

طراحی مهاربندی‌ها، تیرهای خارج از ناحیه پیوند و ستون‌ها

 

از این بند مبحث دهم مقررات ملی ساختمان می‌توان این‌طور برداشت کرد که ابتدا باید تیر پیوند را طراحی نمود تا در ادامه بتوانیم تیرهای خارج از ناحیه پیوند و مهاربند و ستون را هم طراحی نماییم؛ بنابراین با فرض طراحی تیر پیوند و به دست آوردن مقاومت برشی اسمی تیر پیوند (V_n) ادامه مسیر طراحی به‌صورت گام‌به‌گام به شرح زیر می‌باشد:

گام اول:

محاسبه نیروهای داخلی قاب تحت اثر بارهای ثقلی ضریب دار از ترکیب بارهای تعریف‌شده در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان

گام دوم:

در این مرحله باید نیروهای وارد بر تیر خارج پیوند، ستون‌ها و مهاربندها را در دو حالت محاسبه نمود:
1. در اثر نیروهای حاصل از بار جانبی و بار ثقلیِ وارده.
2. با این فرض که نیروی برشی‌ای معادل 1.25RyVn (در حالت مقطع تیر پیوند I شکل) یا 1.4RyVn (در حالت مقطع قوطی) در نقطه عطف تیر پیوند (وسط تیر پیوند) وارد می‌شود.
در این بند از آیین‌نامه، درواقع تئوری فیوز بودن تیر پیوند مدنظر قرارگرفته است. بدین معنا که ابتدا باید تیر پیوند تسلیم شود، سپس از آثار ناشی از آن برای طراحی مابقی اعضا استفاده نمود.

در این صورت باید ابتدا تحلیل سازه انجام‌شده و نیروهای برشی، خمشی و محوری تیر خارج از پیوند و نیروی خمشی و محوری ستون و نیروی محوری مهاربند را محاسبه کنیم. شکل زیر این مطلب را به‌خوبی نشان می‌دهد.

گام سوم:

تعیین مقاومت‌های طراحی اسمی عضو موردنظر از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و مقایسه مقاومت موردنیاز به‌دست‌آمده عضو از گام قبل و ادامه روند طراحی تیر و ستون و مهاربند.
برای تیرهای خارج از ناحیه پیوند و همچنین ستون‌هایی که در قابی قرار دارند که دارای سه‌طبقه یا بیشتر باشند، مبحث دهم مقررات ملی ساختمان دربند 10-3-12-6 (قسمت 2 استثنا) این اجازه را داده که نیروهای محاسبه‌شده گام دوم را، 12 درصد کاهش دهیم یا به عبارتی در ضریب 0.88 ضرب نماییم.

 

تعیین نیروهای اعضای خارج از تیر پیوند، مهاربندی و نیروی محوری ستون‌های مهاربند

شکل 20(مدل تحلیلی، تعیین نیروهای اعضای خارج از تیر پیوند، مهاربندی و نیروی محوری ستون‌های مهاربند)

طراحی یک نمونه مهاربند واگرا

برای تثبیت بهتر مطالب گفته‌شده و آشنایی شما با نحوه به کار با فرمول‌ها و ضوابط آیین‌نامه‌ای، در این رابطه مثالی حل‌شده است.
یک قاب با مهاربند واگرای ویژه مانند شکل زیر در نظر بگیرید.

قاب یک ساختمان 5 طبقه تحت اثر نیروهای جانبی

شکل 21 (قاب یک ساختمان 5 طبقه تحت اثر نیروهای جانبی)

 

ارتفاع تمام طبقات این قاب 3.5 متر می‌باشد. تیر پیوند در تمام طبقات طراحی‌شده (به طول 1 متر) و هدف طراحی تیر خارج از پیوند، مهاربند و ستون طبقه اول می‌باشد.
بار مرده طبقات  =  1ton/m
بار زنده تمام طبقات به‌جز بام  =  0.6ton/m
بار زنده بام  =  0.3ton/m

 

 

تعداد صفحات : 26 صفحه

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 9 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 9 هزار تومان

مقالات مشابه
تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. رضا

    سلام وعرض ادب .عالی واقعا”.
    مخصوصا طراحی دستی این نوع مهاربند عالی بود

    پاسخ دهید

  2. سعید کاویان‌پور

    سلام. سپاس از نظر گرم شما. به زودی ورکشاپ کاملی از بررسی و طراحی مهاربندهای واگرا، تیر پیوند و جزئیات اینها از طرف نویسنده همین مقاله در سایت منتشر خواهد شد. مطمئنم براتون جذابتر از این هم خواهد بود 🙂

    پاسخ دهید

  3. 1m.ghalandari

    سلام وقت بخیر…این فایل رو خواستم با عضویت ویژه دانلود کنم…اما لینکی قرار داده نشده برای دانلود…باید چکار کنم؟؟؟تو ظرفیت دانلودهای بنده هم این فایل اضافه شده اما هیچ لینکی قرار نداره برای دانلود…اولین باره این اتفاق پیش اومده…

    پاسخ دهید

  4. پشتیبانی سبزسازه

    سلام روزتون بخیر مهندس عزیز ایمیلی که با اون عضو اعضای ویژه شدید رو ارسال بفرمایید.سپاس

    پاسخ دهید

  5. 1m.ghalandari

    سلام.روز شما هم بخیر…دیروز لینک دانلود ایجاد نشده بود هر کار میکردم….امروز اتفاقی امتحان کردم لینک ایجاد شد و دانلود کردم…سپاس از پاسخگوییتون

    پاسخ دهید

کمتر از 5 دقیقه تا شرکت در آزمون  فاصله دارید!
برای شرکت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این ده نکته فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این پکیج فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link