سخت کننده های تیر پیوند

در سیستمهای مهاربندی EBF بدلیل حجم زیاد نیروهای برشی، عملاً ممکن است جان تیرپیوند، پیش از تسلیم دچار کمانش شود (کمانش برشی جان).در صورت رخ دادن چنین امری، بحث اتلاف انرژی و شکل پذیری که از سازه انتظار داریم اغنا نخواهد شد.برای جلوگیری از کمانش از تئوری باسلر استفاده میشود.

تئوری باسلر(عمل میدان کششی)

المانی از یک تیر فولادی را مطابق شکل در نظر بگیرید.



مازاد خمش dM، توسط کوپل برشی  کنترل شده و المان دارای تعادل خواهد شد.به این برش، برش تیری میگویند.

از طرف دیگر فولاد در کشش بعد از یک میزان مشخص کرنش به سخت شدگی میرسد لذا برای جلوگیری از کمانش برشی جان از سخت کننده (Stiffener) با فواصل مشروح در آیین نامه استفاده میشود.

با استفاده از این سخت کننده ها میتوان گفت که در جان تیر، نوعی از خرپا ایجاد میشود که یال افقی آن بال تیر، یال قائم آن سخت کننده ها و یال قطری آن همان میدان کششی ایجاد شده در جان می باشد.یعنی فضای بین دو سخت کننده، بعد از اینکه فولاد به حالت سخت شدگی رسید میتواند همانند یک المان میله در نظر گرفته شود که همان المان قطری خرپای مذکور را تشکیل میدهد.



توجه: برای بدست آوردن ضوابط و فواصل و عرض سخت کننده های فوق الذکر به آیین نامه فولاد (مبحث دهم) چاپ 1384- صفحات 140تا 142 یا چاپ 1387- صفحات 407 تا 409 رجوع نمایید.

* سخت کننده های فوق را نباید با سخت کننده هایی که در محل نیروی متمرکز قرار میگیرند اشتباه گرفت.

* محل تلاقی محور مهاربند و تیر باید در ناحیه میانی باشد تا منجر به خرابی تیر خارج از ناحیه تیر پیوند نشود.


فلسفه استفاده از بادبند EBF

* ایده اولیه این باد بند توسط پوپوف ارائه شد.اصل در استفاده این نوع باد بند اغنای شکل پذیری بهتر و استهلاک بیشتر انرژی زلزله توسط سازه می باشد.اما گاه به اشتباه هدف اصلی استفاده از این نوع بادبند مسائل معماری (بازشو ها شامل در و پنجره و ....) بیان میشود.

* اگر در یک سازه و در یک امتداد هم از مهار بند CBF و هم EBF  استفاده شود (به شکل زیر توجه کنید)، به لحاظ آیین نامه مشکلی وجود ندارد اما باید به خاطر داشت که هدف استفاده از بادبندهای واگرا شکل پذیری بیشتر است و لذا در ترکیب با بادبندهای CBF، میزان شکل پذیری بادبندهای همگرا حاکم خواهد بود و در کنترل ها باید R (ضریب رفتار)  کوچکتر را لحاظ نمود.





مهاربند K

این نوع مهاربند احتمال تشکیل مفصل پلاستیک در ستون را افزایش می دهد و لذا آیین نامه در استفاده از آن محدودیت ایجاد کرده است.

آیین نامه فولاد نسخه 87  سیستمهای مهاربندی را به دو دسته   SCBF(Special: ویژه) وOCBF (Ordinary: معمولی) تقسیم کرده است و بیان نموده است که در سیستم مهاربندی SCBF  استفاده از مهاربند K ممنوع بوده و در OCBF  برای ساختمانهای حداکثر تا دو طبقه روی تراز پایه و همچنین ساختمانهای با اهمیت کم و متوسط میتوان از مهار بند K استفاده نمود.



شرایط قطع مهاربندها یا دیوارهای برشی در پایین ترین طبقه

گرچه قطع سیستمهای مهاربندی و یا دیوار برشی در پایین ترین طبقه و نرسیده به شالوده موکدا توصیه نشده است اما طبق بند 2-10 از ویرایش سوم آیین نامه 2800 تحت شرایط زیر میتوان این کار را انجام داد:

ستونهایی که بار این مجموعه را تحمل میکنند باید  برای دو ترکیب بار زیر نیز جداگانه کنترل شوند (این کنترلها روی مقاومت نهایی ستون انجام میگیرد)



مقاومت نهایی ستون:



برای حفظ پایداری پایین ترین طبقه دو کار میتوان انجام داد

1) اگر از نظر معماری مشکلی وجود ندارد مهار بندها را به دهانه های مجاور منتقل کنیم.

2) بادبند را در قاب دیگری قرار دهیم، بعبارت دیگر مهاربند تغییر صفحه دهد.مشکلی که در این حالت وجود دارد این است که حجم زیاد نیرویی که از بالا تجمیع شده و به این طبقه رسیده است میبایست تغییر صفحه دهد که این امر ممکن است باعث پارگی دیافراگم در آن چشمه شود.برای جلوگیری از این امر،چشمه مورد نظر را بطور افقی مهاربندی میکنیم (بصورت ضربدری)


محل بهینه قرار گیری مهاربندها در پلان

سختی پیچشی سازه را بطور تقریبی میتوان نوشت:

در رابطه فوق K سختی قاب موردنظر و L فاصله آن از مرکز سختی میباشد.طبیعی است هرچه فاصله L بیشتر باشد، بازو بزرگتر و سختی و ظرفیت پیچشی سازه بالاتر میرود.بعبارت دیگر ترجیح دارد که حتی الامکان مهاربندها به دورترین پهلوها برده شوند.



در شکل فوق سازه دارای سیستم مهاربندی سبز رنگ، عملکرد مطلوبتری را در برابر  پیچش از خود نشان خواهد داد.

 

محل بهینه قرار گیری مهاربندها در یک قاب

با توجه به شکل زیر، در سیستم بادبند قرمز رنگ، تخلیه نیرو روی شالوده، در یک طرف ایجاد آپلیفت شدید و  در طرف دیگر ایجاد نیروی فشاری عظیمی میکند که ناچارا می بایست از شمع برای پی استفاده کرد.اما در سیستم مهاربندی سبز رنگ، تخلیه نیرو در بخش میانی انجام میشود و لذا فشار و کشش کمتری در شالوده ایجاد میشود و لذا این حالت مطلوبتر است.

بعبارت دیگر میتوان مجموعه را بصورت یک کوپل نیرو در نظر گرفت که بهتر است فاصله کوپل نیرو ها را کمتر کنیم.



قابهای مختلط

سیستمی را گویند که در آن در یک امتداد سازه اتصالات بصورت گیردار و خمشی بوده و همچنین در همان امتداد از مهاربندها یا دیوار های برشی هم استفاده شده است.

قاعده 25% قابهای مختلط

طبق آیین نامه 2800 ویرایش سوم صفحه 10 بند پ، در قابهای مختلط، بخش قاب خمشی باید مستقلا قادر به تحمل 25 % از بار جانبی باشد.در صورتی که این شرایط احراز نشود سیستم، قاب ساده فرض میشود.

قاعده صد سی قابهای مختلط

طبق آیین نامه 2800 ویرایش سوم صفحه 10 بند پ تبصره 1، در ساختمانهای کوتاهتر از 8 طبقه و یا با ارتفاع کتر از 30 متر، به جای توزیع بار به نسبت سختی عناصر باربر جانبی، میتوان مهاربندها یا دیوارهای برشی را برای 100% نیروی جانبی طراحی کرده و مجموعه قابهای خمشی را برای 30% بار جانبی طراحی نمود.

پایان جلسه دوم

www.civiltutorials.mihanblog.com