بررسی و مقایسه رفتار لرزه ای مهاربندهای نوین فلزی به روش تحلیل دینامیکی فزاینده

Abstract

مهاربندهای کمانش‌تاب (BRB) نوعی سیستم جدید مقاوم لرزه‌ای می‌باشند که به دلیل کارایی آن‌ها و همچنین عملکرد لرزه‌ای بهتر از مهاربندهای مرسوم، استفاده از آن‌ها در حال گسترش‌ است. مهاربندهای BRB معمولاً در قاب‌های مهاربندی‌شده همگرا به کار می‌روند. در مهاربندهای BRB به دلیل اینکه از کمانش هسته فولادی جلوگیری می‌شود، سازه رفتار بسیار پایدارتری از خود نشان می‌دهد. در این نوع مهاربندها، عملکرد هیستریک مهاربند مشابه عملکرد هیستریک مصالح هسته است. از دیگر ویژگی‌های این مهاربندها این است که شکل پذیری مصالح فولادی در طول قابل توجهی از مهاربند اتفاق می‌افتد. مهاربندهای BRB علی‌رغم آن‌که قادر به اتلاف مقداری زیادی از انرژی می‌باشند، قادر به حذف کرنش‌های پسماند خود نیستند. به عبارت‌دیگر، فاقد ویژگی خودبازگشتی می‌باشند که این امر منجر به عدم بازگشت سازه، در صورت نبود مکانیسم بازگرداننده، به موقعیت اولیه خود پس از پایان زلزله می‌شود. بنابراین تغییرشکل‌های ماندگار زیادی در هنگام زلزله در سازه ایجاد می‌شود. برای فائق آمدن بر این نواقص، راه‌حل‌های نوآورانه مختلفی در ساخت مهاربندهای فولادی انجام گرفته شده‌است که از جمله این راه‌حل‌ها استفاده از آلیاژهای حافظه‌دار‌شکلی (SMA) که دارای دو ویژگی بارز حافظه­دار بودن و رفتار ابرکشسان هستند و می‌توانند پس از باربرداری در کرنش‌های بزرگ به وضعیت اولیه خود باز‌گردند؛ است. در سال‌های اخیر از آلیاژهای حافظه‌دار‌شکلی بر پایه آهن که مزیت‌های زیادی نسبت به آلیاژهای قبلی دارند و همچنین هزینه آن‌ها کمتر است، در زمینه ساخت و ساز استفاده می‌شود. در این پژوهش به مقایسه رفتار لرزه‌ای سازه‌های دارای مهاربندهای کمانش‌تاب و سازه‌های فولادی دارای مهاربندهای آلیاژ حافظه‌دارشکلی بر پایه آهن و بر پایه نیکل می‌پردازیم. برای مدل کردن این سیستم‌ها از نرم‌افزار SeismoStruct استفاده شده‌است و تحلیل دینامیکی فزاینده بر روی یک سازه هفت طبقه مجهز به مهاربندهای ضربدری انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌د‌هد که سازه‌های مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه‌دار پایه ‌آهن در مقایسه با سازه‌های مهاربندی شده با نیتینول جابجایی‌های حداکثر و جابجایی ماندگار کمتری را متحمل می‌شوند و عملکرد مطلوب‌تری را نشان می‌دهند. لیکن این ساز‌ه‌ها در مقایسه با سازه مهاربندی شده کمانش‌تاب جابجایی‌های حداکثر بیشتری را تجربه می‌کنند؛ در صورتی که هیچگونه جابجایی ماندگاری برجای نمی‌گذارند.