مقالات
1. مهاربند کمانش تاب (Buckling Restrained Brace)
یکی از سیستمهای نوین در حوزه طراحی ، ساخت ، بهسازی و مقاوم سازی سازه ها که در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از مهندسان و کارفرمایان فعال در حوزه صنعت ساختمان قرار گرفته، مهاربند کمانش تاب است که با در نظر گرفتن مزایای متعدد، یک گزینه ایده آل جهت طراحی و ساخت یک سازه ضد زلزله به تعبیر عام و یا به تعبیر فنی، سازه ای تاب آور در برابر زلزله به حساب می آید. در واقع مهاربند های کمانش تاب به دلیل اینکه سختی مناسبی در برابر نیروهای جانبی نظیر زلزله دارند، می‌توانند به عنوان یک سیستم مقاوم جانبی مورد استفاده قرار گیرند. این مزیت سبب شده که BRB از معدود میراگرهایی باشد که به تنهایی قابلیت استفاده در یک قاب مفصلی را دارد.
2. مزایای ساختمان‌های با قاب مهاربندی شده کمانش‌تاب از منظر قیمت تمام‌شده مطابق با آیین‌نامه اتحادیۀ اروپا (یوروکد)
در این مقاله به مقایسه سیستم اولیه مقاوم در برابر بارهای جانبی یعنی CBF (قاب ساختمانی با مهاربند همگرا) و سیستم نوین BRBF (قاب ساختمانی با مهاربند کمانش تاب) از جنبه اقتصادی می‌پردازیم. جهت مقایسه قیمت BRB با CBF، بهای تمام‌شدهِ دو سازه فولادی 3 و 7 طبقه با سه گزینه متفاوت مهاربندی بررسی و پیش بینی می‌گردد.
سیستم اول یک قاب مهاربندی شده شامل اعضای قطری خاص موسوم به مهاربند کمانش تاب است که ویژگی آن رفتار متعادل و بسیار شکل‌پذیر است. دومین سیستم نیز یک خرپای قائم معمولی است و طراحی آن به گونه‌ایست که تسلیم مهاربندها در حالت کشش، پیش از تسلیم یا کمانش تیرها و ستون‌های غیرشکل‌پذیر و یا قبل از گسیختگی اتصالات صورت می‌گیرد. در واقع سیستم دوم شامل دو نوع CBF است: یک CBF با شکل‌پذیری بسیار محدود و یک CBF نسبتاً شکل‌پذیر با مهاربند X.
3. مروری بر کاربرد مهاربندهای کمانش تاب در طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله (پارت اول)
مهاربند کمانش تاب (BRB) به‌عنوان یک المان سازه‌ای مقاوم در برابر زلزله، علاوه بر افزایش مقاومت و سختی، قابلیت جذب انرژی بالایی را نیز برای سازه ایجاد می‌کند. از زمان معرفی مهاربند کمانش تاب در اواخر دهۀ 1980 تا به امروز، پژوهشگران زیادی به مطالعه جوانب مختلف آن پرداخته‌اند و عمدتاً پژوهشگران و متخصصان در ژاپن، ایالات متحده و چین برای پاسخگویی به الزامات سازه‌ای متنوع، انواع مختلف مهاربندهای کمانش تاب را پیشنهاد کرده‌اند. به نحوی که پژوهش‌ها در راستای ساختِ مهاربندهای کمانش تابِ کارآمدتر، سبک‌تر، کم‌هزینه‌تر با ابعاد کوچکتر و نصب آسان‌تر، همچنان ادامه دارد.
4.مروری بر کاربرد مهاربندهای کمانش تاب در طراحی ساختمان‌های مقاوم در برابر زلزله (پارت دوم)
پس از تجاری‌سازی اولین نمونه‌ها در ژاپن، مهاربندهای کمانش تاب به‌سرعت در ساختمان‌های جدید با کاربری‌های متنوع در ایالات متحده، کانادا، چین، ترکیه و نیوزلند مورد استفاده قرار گرفتند. این المان نوآورانه مقاوم در برابر بار جانبی با قابلیت بالای اتلاف انرژی بلافاصله در صنعت ساختمان به‌ویژه در کشورهایی همچون ایالات متحده و چین رواج یافت. در این بخش، کاربردهای مهاربند کمانش تاب به اختصار تشریح شده است.
5.روش طراحی لرزه‌ای مبتنی بر دریفت (تغییرمکان جانبی نسبی) برای قاب‌های با مهاربند کمانش تاب
در این مقاله، روشی جهت طراحی لرزه‌ای مبتنی بر دریفت (Dr.BSD) ارائه شده است. با استفاده از این روش می‌توان یک قاب چندطبقه را متناسب با یک مقدار بیشینه‌ی از پیش تعیین‌شده برای دریفت درون‌طبقه‌ای که در تمامی طبقات به صورت یکنواخت توزیع می‌شود، طراحی کرد.
با توجه به اینکه این نوع روش طراحی به صورت گام به گام انجام می شود، از نظر مفهومی به گونه‌ای است که می‌توان از آن برای تمامی سیستمهای مقاوم در برابر بارهای جانبی استفاده کرد، اما در این مقاله اساساً بر روی قاب‌های با مهاربند کمانش تاب (BFBF) متمرکز هستیم.
6.رفتار کامپوزیت در ساختمان‌های RC (بتن آرمه) مقاوم سازی شده با استفاده از مهاربندهای کمانش تاب (BRB) با قاب‌های فولادی الاستیک-بخش اول
مقاوم سازی لرزه‌ای ساختمان بتنی (RC) با ترکیب مهاربندهای کمانش تاب (BRB) و قاب‌های فولادی الاستیک راه حلی عملی است که سختی جانبی و ظرفیت مهار انرژی اضافی را فراهم می‌آورد. در حالت کلی روش‌های موجود جهت توزیع عمودی ابعاد مهاربندهای کمانش تاب براساس خطی سازی معادل، سختی مازاد ناشی از رفتار کامپوزیت مابین قاب بتنی و قاب فولادی الاستیک را در نظر نمی‌گیرند که این ممکن است منجر به برآورد محافظه کارانه تقاضای سختی مهاربندهای کمانش تاب شود. این مقاله یک روش طراحی مقاوم سازی با در نظر گرفتن رفتار کامپوزیت را ارائه می‌کند که در آن مدل‌های عددی با در نظر گرفتن رفتار کامپوزیت با جزئیات دقیق، در آزمون‌های بارگذاری چرخه‌ای شبه استاتیک، توسعه داده شده، کالیبره می‌شوند و در نهایت یک روش ارزیابی ساده شده ارائه می‌گردد. در این مقاله یک ساختمان چهار طبقه مدرسه با اسکلت بتنی به عنوان یک مدل معیار استفاده می شود و روش طراحی مقاوم سازی پیشنهادی با استفاده از تحلیل تاریخچه پاسخ غیرخطی تایید می‌شود. در نهایت نتایج تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که در نظر گرفتن رفتار کامپوزیت با استفاده از روش طراحی مقاوم سازی پیشنهادی، با دقت بیشتری سختی جانبی سازه مقاوم‌سازی شده را تخمین می‌زند و منجر به مقاوم‌سازی اقتصادی می‌گردد.
7.ارزیابی و سنجش پاسخ لرزه‌ای سازه‌های بتنی مجهز به مهاربند کمانش تاب
به دلیل رفتار هیستریک پایدار، استفاده از مهاربندهای کمانش تاب (BRB) در سازه‌های بتنی جهت توسعه سیستم سازه‌ای دوگانه افزایش یافته است. در این مقاله به دنبال سنجش رفتار لرزه‌ای قاب‌های بتنی با مهاربند کمانش تاب (RC-BRBF) هستیم, مهاربندهای کمانش تاب (BRB) به عنوان یک المان سازه‌ای مؤثر جهت مقاومت در برابر نیروی جانبی، کاهش پاسخ لرزه‌ای و مهار انرژی ناشی از کنش‌های لرزه‌ای در سازه‌های مهندسی به صورت گسترده استفاده می‌شود. مکانیزم پاسخ غیرالاستیک BRB بگونه ایست که بخش‌های هسته‌ی فولادی تحت کشش و فشار دچار تسلیم می‌شوند، و پدیده‌ی هیسترزیس رامبرگ- اوسگود تحت بارگذاری‌های چرخه‌ای به وجود می‌آید. علاوه بر این، مزایای اقتصادی تولید BRB و استفاده از آن، در هزینه‌های مصالح و ساخت، و امکان بهسازی لرزه‌ای به نوبه خود جذاب هستند و این ویژگی‌ها BRB را به گزینه‌ای مناسب جهت استفاده در سازه‌های بتنی تبدیل می‌کند و با توجه به اینکه BRB ها پاسخ هیستریک عالی‌ای را به نمایش می‌گذارند، کاربرد آنها در سازه‌های بتنی به شدت در حال گسترش است.
8.قاب‌های مجهز به مهاربند کمانش تاب هیبریدی (ترکیبی) -پارت اول
سیستمهای سازه‌ای که در آیین‌نامه‌های ساختمانی وجود دارند برای عملکرد قابل قبول در حیطه‌ی اهداف عملکردی شدید (مانند ایمنی جانی) تحت اثر سطوح بالایی از خطر زلزله کالیبره می‌شوند. هرچند که عملکرد سازه تحت مخاطرات لرزه‌ای، قطعی نیست و عملکرد بهینه لرزه‌ای سازه مستقیماً به توانایی مهار انرژی چرخه‌ای پایدارِ سیستم‌هایِ شکل‌پذیر بستگی دارد. در این مقاله نوعی سیستم سازه‌ای فولادی جدیدی به نام قاب مجهز به مهاربند کمانش تاب هیبریدی (BRBF) معرفی می‌شود. لغت هیبرید برای سیستم BRBF به استفاده از مصالح فولادی مختلف از جمله فولاد کربنی (A36)، فولاد با عملکرد بالا (HPS) و فولاد با نقطه‌ی تسلیم پایین (LYP) در هسته‌ی مهاربند، اشاره دارد. بدین منظور تحلیل‌‌های پوش اور استاتیکی غیرخطی و همچنین دینامیکی فزاینده غیرخطی برای مدل‌های مختلف BRBF انجام شدند تا رفتار لرزه‌ای سیستمهای BRBF استاندارد و هیبریدی با یکدیگر مقایسه شوند. نشان داده شده است که سیستمهای BRBF هیبریدی نسبت به سیستمهای BRBF استاندارد، بهبود قابل توجهی در معیارهای آسیب دیدگی مختلف من جمله کاهش قابل توجه در تغییرمکان‌های پسماند مسئله ساز در سیستمهای BRBF استاندارد یافته‌اند.
9.قاب‌های مجهز به مهاربند کمانش تاب هیبریدی (ترکیبی)-پارت دوم
BRB های هیبریدی با ترکیب مصالح فولادی مختلف با مقاومت تسلیم متفاوت در یک مهاربند هیبریدی مجزا توسعه یافتند. همچنین فرض شد که هسته‌های فولادی مختلف به‌صورت موازی متصل شده و درنتیجه در مدل عددی، دو یا سه المان مهاربندی بر روی یکدیگر تخصیص داده شدند. هنگام مدل‌سازی BRB متشکل از چند متریال، سختی و مقاومت کل مهاربند مشابه با BRB استاندارد، حفظ شد. همچنین سختی نیز در میان المان‌های مختلف تغییر نکرد، زیرا به‌منظور مقایسه بین قاب‌های معمولی و هیبریدی، این قاب‌ها باید نیروی لرزه‌ای یکسانی را جذب کنند. همچنین، با توجه به اینکه طراحی تیر و ستون در BRBF ها وابسته به مقاومت‌های تنظیم شده مهاربند است، مقاومت کل مهاربند نیز تغییر نکرد به‌نحوی‌که می‌توان از مقاطع یکسان تیر و ستون استفاده کرد (اصل طراحی ظرفیت).
10.ارزیابی پاسخ لرزه‌ای یک قاب مجهز به مهاربند کمانش‌تاب پنج طبقه با استفاده از شبیه‌سازی اعضای چندگانه هیبریدی شبه دینامیکی-پارت اول
تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی به مدل‌سازی دقیق اعضای سازه‌ای بحرانی و برهم‌کنش پیچیده‌ی آنها با سازه وابسته است. پژوهش‌های پیشین نشان داد‌ه‌اند که کالیبراسیون مدل‌های عددی می‌تواند از عوامل متعددی همچون پروتکل‌های بارگذاری تأثیر پذیرد. لذا لازم است مدل‌های عددی توسعه یافته و کالیبره شده‌ی پیشین تحت تاریخچه‌های بارگذاری واقع‌بینانه‌تر مطالعه شوند و مشخص شود که آیا فرایند کالیبراسیون، پروتکل‌های بارگذاری، و خود مدل‌های عددی برای رسیدن به سطح دقت مطلوب، کافی هستند یا خیر.
نتایج شبیه‌سازی مبتنی بر آزمایش در سطح سیستمهای دارای بنچمارک کیفیت بالا می‌توانند اجازه دهند این پرسش‌ها جامع‌نگرانه‌تر پاسخ داده شوند. پلتفرم شبیه‌سازی هیبریدی 10 عضوی دانشگاه تورنتو (UT10) که جهت تولید این قبیل نتایج آزمون‌های بنچمارک با استفاده از شبیه‌سازی‌های هیبریدی توسعه یافته است، اعضای متعدد آزمایشی را تحت بارهای لرزه‌ای واقعی قرار می‌دهد. این مقاله اولین آزمایش از این قبیل را در UT10 با شبیه‌سازی‌های هیبریدی آزمایشی چند عضوی و تک عضوی روی یک سازه‌ی فولادی پنج طبقه با مهاربندهای کمانش تاب معرفی می‌کند، که نماینده‌ی سیستم‌هایی با یک پاسخ هیسترتیک تسلیم پایدار هستند. بنابراین یک سیستم مهاربندی تسلیم‌شونده توسعه داده شد تا پاسخ هسته‌ی تسلیم شوندهی مهاربند کمانش تاب را بدست آورد و پیامدهای انتخاب‌های انجام شده طی مدل‌سازی، مانند استفاده از مدل‌های متداول موجود در BRBFها مطالعه گردید. سپس نتایج آزمایشات ارائه شد و با نتایج عددی مقایسه شد، و محدودیت‌های مدل‌های موجود شناسایی گردید. این قبیل نتایج حاصل از آزمایش می‌توانند توسط مطالعات بعدی جهت بهبود کالیبراسیون مدل‌های عددی به کار روند و نه تنها اجازه دهند توسعهی مدل‌های محکم‌تر ادامه یابد، بلکه لزوم استفاده از پروتکل‌های بارگذاری جدید کارآمد طی فرایند کالیبراسیون را نیز نشان دهند.
11.ارزیابی پاسخ لرزه‌ای یک قاب مجهز به مهاربند کمانش‌تاب پنج طبقه با استفاده از شبیه‌سازی اعضای چندگانه هیبریدی شبه دینامیکی-پارت دوم
جهت مدل‌سازی BRBها در پژوهش‌های پیشین از مدل‌های متنوعی استفاده شد من‌جمله: مدل‌های الاستیک کاملا پلاستیک، مدل‌های دوخطی و مدلهایی با گذار نرم بین پاسخ الاستیک و غیرالاستیک. همچنین مدل بوک-ون می‌تواند سختسازی سینماتیک را مدل‌سازی کند، در حالی که مدل‌های مصالح بوک-ون و گیوفرمِنِگوتو-پینتو می‌توانند اثر هیبریدی سختشدگی سینماتیک و ایزوتروپیک را مدل‌سازی کنند. لازم به ذکر است که دومی در نرمافزار Opensees دانشگاه برکلی در قالب مدل مصالح «Steel02» پیاده سازی شده است. در پژوهشی از سوی ترمبلی و همکاران پاسخ عددی به BRBF با یک مدل دوخطی با پاسخ ایشان به کمک فرمولبندی رَمبرگ-اوزگود مقایسه شد. مشاهده شد استفاده از یک مدل دوخطی برای پاسخ هیسترتیک BRBها منجر به به دست کم گرفتن (تخمین دست پایین) تغییرشکل BRB و تقاضای کرنش می‌شود.
علیرغم این مشاهدات، مدل‌های ساده سازی شده اغلب در کاربردهای مهندسی جهت مدل‌سازی رفتار هیسترتیک اعضای پخشکنندهی انرژی استفاده می‌شود. با این حال، سوالاتی در خصوص دقت ابزارهای مدل‌سازی کنونی و رویکردهای متداول اتخاذ شده توسط صنایع برای تحلیل‌‌های تاریخچهی زمانی غیرخطی و اثر آن بر کارایی و ارزیابی ریسک سازهها مطرح است. اخیراً هیئت فناوری کاربردی (ATC) پروژهی جدیدی را برای پاسخگویی به این سوالات آغاز کرده است. یکی از جنبههای مورد پژوهش در این مقاله آن است که آیا مدل‌های عددی سادهسازی شده جهت یافتن پاسخ اعضای غیرخطی کافی هستند یا خیر.