ساختمان

مقاوم سازی ساختمان با مهاربندهای کمانش (BRB)

[ad_1]

امروزه از یک سو با توجه به افزایش خطرات احتمالی زلزله و از سوی دیگر با توجه به افزایش تقاضا برای تغییر کاربری ساختمان ها و افزایش تعداد طبقات، نیاز به بررسی مقاوم سازی ساختمان های موجود می باشد. ساختمان بسیار مهم شده است. با شناسایی مناطق زلزله خیز و قرار گرفتن تعدادی از سازه ها در این مناطق که اکثر آنها بر اساس آیین نامه های قدیمی طراحی لرزه ای طراحی شده اند و اعتباری ندارند، اهمیت مقاوم سازی مشخص می شود. از آنجایی که طبقه بندی آسیب های وارده به ساختمان ها به دلیل عدم مقاومت در برابر زلزله شناخته شده است، تدوین استانداردهای سازه ها و یافتن راهکارهایی برای مقاوم سازی ضروری است. در خصوص آرماتوربندی ساختمان، چنانچه بررسی های انجام شده توسط مشاور طراحی نشان دهد که طراحی اولیه سازه در مواردی معیوب بوده و همچنین اجرای اسکلت فلزی نیز معیوب بوده است، با توجه به وضعیت موجود مشخص خواهد شد. و طراحی مجدد جهت ارائه طرح مقاوم سازی سازه توسط مشاور طرح اقدام لازم صورت گیرد. بنابراین لازم است طرح های جدیدی به نام طرح های مقاوم سازی سازه تهیه شود. امروزه یافتن راه حل مناسب برای مقاوم سازی ساختمان ها و تعمیر و مقاوم سازی سازه های صنایع فولاد و سیمان، حمل و نقل، معادن، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، سازه های دریایی، تاسیسات شهری با توجه به جایگزینی سازه های موجود با سازه های جدید در اکثر موارد. از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیستند، بسیار مهم شده است. انتخاب اشتباه روش نامناسب مقاوم سازی ساختمان و تعمیر یا تقویت سازه حتی می تواند عملکرد سازه را بدتر کند. در مقایسه با ساخت یک سازه جدید، تقویت ساختار موجود می تواند حتی پیچیده تر باشد. یکی از روش های بهسازی لرزه ای استفاده از سیستم مهاربندی سنتی است که با توجه به ضعف های این مهاربندی و عدم عملکرد بهینه در برابر بارهای رفت و برگشتی مانند زلزله، روش های مقاوم سازی مدرن ساختمان ها ابداع شده است تا بتواند افراد ضعیف را از بین ببرد. اجرای بریس های سنتی از جمله این سیستم ها می توان به تقویت با مهاربندهای کمانشی اشاره کرد. از مزایای این سیستم نسبت به سایر سیستم های لرزه ای می توان به ظرفیت جذب انرژی بالا، شکل پذیری تجمعی بالا، پایداری قابل قبول در مقاومت در برابر زلزله های شدید بر روی سازه و کاهش جابجایی جانبی نسبی اشاره کرد.

این مطلب را هم بخوانید  تقویت سازه ها به روش نصب سطحی با الیاف پلیمری بادوام

مقاوم سازی ساختمان با مهاربندهای کمانش (BRB)

انواع سگک کمانش

در سیستم مهاربندی، رفتار اعضای مایل تأثیر تعیین کننده ای بر تحمل نیروهای جانبی دارد. بر خلاف قاب های صلب در محدوده الاستیک، این سیستم ها اجازه تغییر شکل زیاد سازه را نمی دهند و بر روی سختی محوری اعضای مهاربندی عمل می کنند.

سیستم های مهاربندی شامل تعدادی تیر و ستون و همچنین اعضای مهاربندی مورب می باشد. تیرها و ستونها بارهای ثقلی را حمل می کنند و اعضای مایل به همراه تیرها و ستونهای حاوی آنها خرپاهای عمودی را برای تحمل بارهای جانبی ایجاد می کنند. موضوع مهم در سیستم های متداول، رفتار کششی و فشاری غیریکنواخت اعضا و امکان کمانش در اثر نیروی فشاری و در نتیجه کاهش سریع بار و جذب انرژی بارهای سیکلی است. به طور کلی می توان اثرات نامطلوب سگک های کمانش را به شرح زیر خلاصه کرد:

هنگامی که عضوی از مهاربند تحت فشار کمانش می شود. به طور ناگهانی درصد زیادی از بار محوری آن مانند کشش به اندام منتقل می شود. این امر علاوه بر ضربه ناگهانی به سازه می تواند باعث شود که تنش در این عضو بیش از حد مجاز باشد. به دلیل کاهش سفتی، چرخش انتهایی اندام ها افزایش می یابد و این می تواند تأثیر p-Δ را افزایش دهد. در هنگام طراحی، بادبندها معمولاً به گونه ای در پلان توزیع می شوند که پدیده پیچش رخ ندهد. با این حال، کمانش زودهنگام برخی از عناصر مهاربندی می تواند منجر به واکنش نامتقارن سازه و پیچش شود، در حالی که در طرح اصلی این امر پیش بینی نشده است. ناهمواری نیروهای کششی و فشاری تحمل شده توسط اعضای بادبند باعث می شود که نیروهای نامتعادل وارد تیرهای متصل به مهاربندهای هفتگی و دهلیزی شده و باعث لنگر و آسیب یا ایجاد مکانیزم پلاستیکی در آنها شود. جابجایی خارج از صفحه به دلیل کمانش می تواند باعث آسیب به تیغه ها و دیوارها و ریزش نما شود. با مطالعه رفتار ساختمان ها در زلزله های اخیر؛ محققان دریافته‌اند که افزایش سختی و هدر رفتن انرژی بیشتر همراه با پایداری، راه خوبی برای کاهش جابجایی و کاهش آسیب‌های ناشی از زلزله است. با در نظر گرفتن این موضوع، ایده مهاربندهای مقاوم در برابر کمانش در اواسط دهه 1970 در ژاپن شکل گرفت. مهاربندهای کمانشی پیچشی یک اتلاف کننده انرژی الاستوپلاستیک هستند که برای کنترل تغییر شکل جانبی ساختمان ها و محدود کردن آسیب تحت بارهای لرزه ای استفاده می شود.

این مطلب را هم بخوانید  ارزیابی عددی استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی MLP در کنترل فعال سازه‌ها

یک مهاربند کمانشی معمولی از 4 قسمت تشکیل شده است:

  • واحد انتقال نیروی محوری
  • بخش انتقال سخت شده که مهاربند و اجزای اتصال به آن متصل هستند.
  • واحد پیشگیری از سگک و عضو پوششی که از کمانش مهاربند جلوگیری می کند.
  • واحد جداسازی بین هسته مهاربندی و واحد جلوگیری از کمانش، که لغزش آزاد مهار را در داخل واحد کمانش تضمین می کند.

هسته فلزی محصور شده

این قسمت عضو اصلی مهاربند است که بار محوری را تحمل می کند. از آنجایی که ایده اصلی سگک های کمانشی تسلیم شدن در برابر فشار است، بهتر است فولاد هسته از فولاد ملایم با استحکام کمتر ساخته شود تا در بارهای رفت و برگشتی تسلیم شود و اتلاف انرژی به خوبی انجام شود.

هسته فلزی بدون محصور

برای اتصال مهاربند به سازه ساختمان، قسمتی از بادبند نباید محصور شود. برای اینکه در قسمت غیر محصور کمانش ایجاد نشود باید سطح مقطع بزرگتری نسبت به قسمت محصور داشته باشد. تغییر سطح مقطع نباید ناگهانی باشد، زیرا این امر استرس را روی سطح مقطع متمرکز می کند. برای این منظور از منطقه انتقال استفاده می شود. سطح مقطع در امتداد منطقه انتقال کمی افزایش می یابد.

منطقه اتصال

این قسمت در ادامه قسمت کشسانی که مهاربند را به صفحه اتصال متصل می کند محصور نمی شود. با اتصال پیچی انجام می شود اما از اتصالات جوشی و پرچ نیز می توان استفاده کرد. مزیت استفاده از اتصال پیچی این است که نصب و تعویض BRB آسانتر است.

غلاف محصور کننده

این مکانیسم معمولاً ترکیبی از ملات و غلاف فولادی است. ابعاد غلاف برای جلوگیری از کمانش کمانش طراحی شده است. ملات علاوه بر پرکردن در جلوگیری از کمانش موضعی هسته های فولادی بسیار موثر است. بنابراین، طراحی اختلاط و پردازش مناسب برای مقاومت فشاری کافی ملات ضروری است. به گفته موسسه بین المللی تحقیقات زلزله، علاوه بر بتن، از مواد دیگری مانند چوب و ماسه نیز به عنوان پرکننده استفاده می شود.

این مطلب را هم بخوانید  پانل های کامپوزیت؛ راه حل سریع مسکن در مناطق زلزله زده

مواد نچسب

کار این مواد لغزنده حذف یا به حداقل رساندن انتقال نیروی برشی هسته جاری و مکانیزم مقاوم در برابر کمانش (ملات و غلاف) است. موادی مانند پلی اتیلن، روغن سیلیکون، نوار وینیل، رزین اپوکسی و … از جمله آنها هستند. ضخامت این لایه بسته به نوع ماده بین 15/0 تا 2 میلی متر متغیر است.

مزایا و معایب قاب های با مهاربند کمانش

تسمه های کمانشی در مقایسه با سایر سیستم های باربر جانبی مانند قاب های خمشی یا قاب های مهاربندی شده معمولی دارای مزایا و معایب متعددی هستند که در ادامه به معرفی و بررسی آن ها می پردازیم:

  • در مقایسه با قاب‌های خمشی، دارای سفتی الاستیک بالایی در تحریک لرزه‌ای هستند که رعایت مقررات در رابطه با جابجایی جانبی نسبی طبقات را آسان‌تر می‌کند.
  • نصب آنها به دلیل اتصال پین یا پیچ به ورق های اتصال باعث کاهش هزینه های اقتصادی، زمان نصب و اجرا می شود.
  • برای بهبود لرزه ای، آنها ظرفیت بیشتری نسبت به سیستم های مهاربندی معمولی دارند زیرا معیارهای طراحی ظرفیت برای یک سیستم تیر جانبی معمولی ممکن است به هزینه بالایی برای تقویت فونداسیون و تقویت نمودار کف نیاز داشته باشد.
  • تحت زلزله های بزرگ، تغییر شکل های دائمی در سازه ممکن است رخ دهد، زیرا این سیستم ها، مانند بسیاری از سیستم های فلزی جاری، مکانیسم رفت و برگشتی ندارند.
  • در ایران ضوابط طراحی این اعضا هنوز در آیین نامه طراحی لحاظ نشده است و اعمال آنها مستلزم کسب مجوز از مراجع ذیصلاح و انجام آزمایش و یا کسب نظر کمیته فنی است.

مقاوم سازی ساختمان با مهاربندهای کمانش (BRB)

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا