تحلیل عملکرد مهاربند کمانش‌تاب فولادی و کامپوزیتی

Abstract

مصالح ترکیبی در سازه‌های بلند به دلیل نیاز به اعضای مقاوم و مستهلک‌کننده انرژی اهمیت ویژه‌ای دارند. این مصالح می‌توانند با بهبود عملکرد لرزه‌ای و افزایش پایداری، مزایای قابل‌توجهی برای انواع مختلف سازه‌ها به ارمغان بیاورند این مقاله یک مهاربند کمانش‌تاب نوآورانه را معرفی می‌کند که از مزایای ترکیب مصالح ECC و غلاف فولادی بهره می‌برد. این مهاربند شامل یک هسته کامپوزیتی لوزی‌شکل، سخت‌کننده داخلی، و جداره خارجی محدودکننده کمانش است. برای بررسی عملکرد لرزه‌ای این مهاربند پیشنهادی، یک مطالعه پارامتریک با استفاده از نرم‌افزار آباکوس صورت پذیرفت که شامل فاصله بین جداره داخلی و خارجی مهاربند، ضخامت جداره خارجی، و تاثیر بتن معمولی و بتن ECC می‌باشد. نتایج نشان داد که مهاربند پیشنهادی دارای رفتار هیسترزیس پایدار با استهلاک انرژی بالا و شکل‌پذیری مناسب می‌باشد. علاوه بر این، استفاده از جداره خارجی و پرکردن هسته فولادی داخلی با بتن ECC، تأثیر قابل‌توجهی بر سختی اولیه و مقاومت نهایی دارد و به‌طور متوسط، مقدار سختی اولیه و ظرفیت‌های نهایی بار کششی و فشاری به ترتیب 20، 14، و 54 درصد افزایش می‌یابد. همچنین، استفاده از جداره خارجی شکل‌پذیری را تا 89 درصد و میرایی ویسکوز معادل را تا 31 درصد افزایش داده است. پاسخ‌های هیسترزیس نشان داد که در حین بارگذاری فشاری، مهاربند پیشنهادی شروع به کمانش می‌کند و تماس بین هسته و جداره خارجی ایجاد می‌شود. نیروی اصطکاک حاصل از تماس، مقاومت بارگذاری در فشار را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود بخش فشاری نمودار هیسترزیس تقریباً هیچ تفاوتی با بخش کششی نداشته باشد. این عملکرد مناسب مهاربند پیشنهادی برای مقاومت در برابر کمانش را تایید می‌کند.