عنوان پایان‌نامه
ارائه طرح جدید مهاربند مقید در برابر کمانش با ایده حذف غلاف سرتاسری
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1434;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46124
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مهر ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدابراهیم شمشادیان
- استاد راهنما
- سیدرسول میرقادری, محمد خان محمدی
- چکیده
- مهاربندهای مقید در برابر کمانش یکی از سیستم‌های باربر جانبی می‌باشد که در دهه اخیر استفاده از آن‌ها در حال گسترش است. این سیستم‌ها به دلیل عملکرد مناسب‌تر جایگزین مهاربندهای معمولی در قاب‌های مهاربندی همگرا شده‌اند. در مقایسه با مهاربندهای معمولی، BRBها عملکرد چرخه‌ای متقارن و پایدارتری از خود نشان می‌دهند که در نتیجه ظرفیت اتلاف انرژی قابل توجهی ایجاد می‌کند. از آنجایی که روند ساخت BRBها گران و وقت‌گیر است و رواداری‌‌های اجرایی محدودی دارد، استفاده از آن‌ها به عنوان یک سیستم مهاربندی هنوز فراگیر نشده است. به منظور دستیابی به یک جزئیات‌بندی ساده‌تر BRBهای تمام فولادی با ایده‌ی حذف مصالح پرکننده پیشنهاد شده‌اند و در سال‌های اخیر گسترش پیدا کردند. از دیگر پیشرفت‌های اخیر در حوزه‌ی BRBها کاهش طول تسلیم شونده است. با این کار جزئیات‌بندی مهاربند باز هم ساده‌تر می‌شود ، زیرا با کاهش طول کمانشی، مکانیزم مقیدکننده‌ی ضعیف‌تری می‌توان به کار برد. در این مطالعه حذف مصالح پرکننده و کاهش طول تسلیم‌شونده به طور همزمان مد نظر قرار گرفته و یک جزئیات‌بندی جدید ارائه شده است. در این جزئیات‌بندی ناحیه‌ی تسلیم شونده در یک انتهای طول مهاربند متمرکز شده است و قسمتی از اتصال (گاست دوبل) به عنوان مکانیزم مقیدکننده عمل می‌کند. سایر طول مهاربند رفتار الاستیک داشته و با جزئیات‌بندی خاصی که صورت می‌گیرد، کمانش این قسمت نسبت به تسلیم هسته به تعویق می‌افتد. طرح پیشنهادی در نرم‌افزار المان محدود ABAQUS مدلسازی شد و تحت چرخه‌ی بارگذاری پیشنهادی آیین‌نامه‌ی AISC برای BRBها مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که گاست دوبل می‌تواند کمانش قسمت تسلیم‌شونده‌ی مهاربند را به خوبی مقید کند و در نتیجه رفتار چرخه‌ای متقارن و پایدار مهاربند را باعث شود. همچنین یک روند طراحی برای این مهاربند پیشنهادی ارائه شد. کاهش طول در مهاربند نگرانی‌هایی از جهت گسیختگی به علت خستگی کم سیکلی ایجاد می‌کند. در این مطالعه معیاری برای انتخاب طول تسلیم شونده بر اساس معیار خستگی کم سیکلی، در روند طراحی مهاربند ارائه شده است. در نهایت در یک ساختمان با سیستم باربر جانبیِ BRBF که یک ساختمان متداول برای طراحی این‌گونه سیستم‌ها می‌باشد، BRB پیشنهادی جایگزین شد و ساختمان مجدداً طراحی شد. به منظور مقایسه‌ی عملکرد، این دو ساختمان تحت تحلیل‌های غیرخطی بارافزون و تاریخچه‌ی زمانی قرار گرفتند. نتایج تحلیل بارافزون نشان داد که سختی پس از تسلیم کم قاب‌های BRBF با کاهش طول تسلیم‌شونده به مقدار قابل توجهی افزایش می‌یابد. نتایج تحلیل تاریخچه‌ی زمانی نیز نشان داد که کاهش طول تسلیم‌شونده، حداکثر تغییرمکان نسبی طبقات و تغییرمکان‌های باقیمانده را کاهش می‌دهد. در این تحلیل همچنین کنترل معیار خستگی کم سیکلی برای طول تسلیم‌شونده مهاربندها انجام گرفت و نتایج قابل قبولی حاصل شد. با توجه به نتایج این تحقیق می‌توان ایده پیشنهادی را نمونه‌ای موفق و حتی مطلبو‌تر از مهاربندهای تمام فولادی قلمداد نمود.
- Abstract
- Buckling-restrained braced frames (BRBFs) have been used as a seismic load resisting system in recent decades. Due to their more effective performance, BRBs have been used to replace conventional braces in concentrically braced frames (CBFs). When compared to conventional braces, BRBs exhibit symmetric and more stable hysteretic behavior that provides significant energy dissipation capacity. Since the manufacturing process of the BRBs is expensive and time consuming, they have not been developed as a common bracing system in many countries. In order to reach simpler detailing all-steel BRBs with the idea of eliminating mortar have been proposed and developed. One of the other new ideas in BRBs is reduction of the yielding length. Applying this idea makes BRBs simpler since a weaker buckling restraining mechanism can be used. In the present study, the mortar has been eliminated and the yielding length has been reduced, as a result a new detailing of BRB has been developed. In the proposed BRB, the yielding part has been located at one end of the brace and double gusset plates have been intended to act as the buckling restraining part. The rest of the brace behaves elastically and has been designed not to buckle before the yielding of the core. Analytical models have been developed in finite element software (ABAQUS) and pushover analysis has been performed per AISC Seismic Provisions loading protocol for BRB specimens. The results show that double gusset plates can successfully restrain the buckling of yielding segment of BRB and thus cause the stable and symmetric hysteretic behavior of the brace. A design procedure has been also recommended. Reduction of yielding length makes some concerns about the failure causes by Low- Cycle Fatigue effects. In this study, yielding length has been designed considering a Low-Cycle Fatigue criteria. Finally, a previously designed BRBF has been designed again by replacing BRBs with the proposed braces. In order to compare performance of these frames, a series of non-linear analysis such as push over and time history analysis have been performed using OPENSEES. Time history analyses show that maximum interstory drifts and residual drifts have been reduced using the proposed braces. Also Low Cycle Fatigue criterion has been checked for yielding length and good results have been obtained. Based on the results, it can be concluded that the proposed BRB is a successful brace for using in Concentrically Braced Frames; however experimental studies are needed to verify the findings of this research.
