عملکرد لرزه ای قاب‌های مهاربندی کمانش تاب دارای آلیاژ حافظه دار شکلی تحت زلزله و پس لرزه متوالی نزدیک به گسل

Abstract

در دنیای امروز، با پیشرفت سریع علم و تکنولوژی، هر روزه مواد و مصالح جدیدی پا به عرصه­ی ظهور می­گذارد، که آلیاژ حافظه­دار شکلی (SMA) از جمله این مواد می­باشد. ازآنجایی‌که استفاده از سیستم قاب با مهاربندهای مرسوم به دلیل محدودیت‌هایی نظیر شکل­پذیری پایین، کمانش مهاربند در فشار و کاهش ظرفیت باربری جوابگوی نیاز سازه نیست، لذا استفاده از مهاربندکمانش ­تاب (BRB) و آلیاژ حافظه­دار شکلی در سیستم مهاربندی می‌تواند راه گشا باشد. بنابراین در جهت افزایش استهلاک انرژی ناشی از زلزله، استفاده از مهاربندکمانش ­تاب به همراه آلیاژ حافظه­دار شکلی (BRB-SMA) توصیه می­شود. سیستم مهاربندی BRB-SMA باعث میرایی، اتلاف انرژی و کاهش تغییرشکل­های ماندگار در سازه می­گردد. در ابتدا، مهاربندهای کمانش تاب به‌عنوان میراگرهای هیسترتیک در کشورهایی چون ژاپن، آمریکا و ایتالیا مورد توجه مهندسین قرار گرفته­اند. این مهاربندها با رفتار یکسان در کشش و فشار توانایی جذب و اتلاف مقدار زیادی از انرژی ورودی زلزله را به سازه دارند. مصالح نوین SMA، آلیاژهایی با خصوصیات ویژه – حافظه­ی شکلی و رفتار فوق الاستیک – می­باشند. به علت رفتار فوق الاستیک، این مواد قادر به بازگشت به شکل اولیه خود می­باشند که این امر سبب کاهش تغییرمکان باقیمانده طبقات پس از زلزله می­شود.در این مقاله، رفتار لرزه­ای سازه­های مجهز به مهاربند کمانش ­تاب بررسی می­شود و تأثیر اضافه کردن SMA در سیستم مهاربندی کمانش تاب موردمطالعه قرار می­گیرد. بدین منظور، سه ساختمان سه بعدی با تعداد طبقات 3 ، 6 و 9 بر اساس ضوابط آئین­نامه­ای طراحی و سپس قاب محور کناری با استفاده از نرم­افزارOpenSees به‌صورت دو بعدی مدل­سازی شده­اند. در ادامه، رفتار غیر ارتجاعی قاب­ها، که در دهانه­های مختلف دارای مهاربند کمانش ­تاب می­باشند، در دو حالت با و بدون SMA با استفاده از تحلیل­های دینامیکی غیرخطی تاریخچه زمانی تحت 3 رکورد نزدیک به گسل شامل زلزله­ی اصلی و پس­لرزه بررسی‌شده­اند. نتایج نشان داد که حداکثر پاسخ­های سازه­ای جابجایی نسبی بین طبقه­ای، جابجایی بام، برش پایه، شتاب بام و منحنی هیسترزیس در مدل­های مجهز به میله­های SMA به‌طور میانگین کاهش‌یافته است که به دلیل خاصیت فوق الاستیک و میرایی و در نتیجه­ی آن استهلاک انرژی زلزله می­باشد. مقایسه نتایج تحت لرزه اصلی و پس­لرزه با توجه به ماهیت پس­لرزه نشان داد که، میزان کاهش پاسخ­های لرزه­ای در لرزه­ی اصلی با در نظر گرفتن SMA، به­صورت میانگین بیشتر از پس­لرزه می­باشد.همچنین با افزایش ارتفاع، پاسخ­های لرزه­ای در قاب­های مجهز به SMA به میزان بیشتری بهبود یافته­اند. با به کارگیری آلیاژ حافظه‌دار شکلی در این قاب­ها می­توان هزینه بازیابی سیستم خسارت دیده ساختمانی را کاهش داده و سیستم برگشت پذیرتری داشت.