چکیده

پایداری موضعی مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRBها) یکی از مهم ترین نگرانی‌ها به شمار می‌رود. با این حال تنها مباحث معدودی در این زمینه روی مهاربندهای کمانش ناپذیر انجام گرفته است که اغلب با استفاده از اجزای مغزه‌ای مقطع فولادی یا چلیپایی جوشکاری شده انجام شده‌اند، و روش‌های فعلی صرفاً روی طراحی بدنه‌ی این مهاربندها متمرکز بوده‌اند. در این مطالعه، تست‌های چرخه‌ای مرحله‌ای، با استفاده از اجزای مغزه‌ای ساخته شده از نبشی فولادی، روی 8 قطعه مهاربند کمانش ناپذیر انجام شده‌اند. پارامترهای کلیدی عبارت بودند از نسبت پهنا به ضخامت (b/t) مغزه و فاصله جدایش بین مغزه و بدنه. نتایج تست نشان می‌دهند که دو نوع حالت کمانش موضعی در مغزه مشاهده می‌شود و در عین حال، کمانش موضعی موجب بروز نقیصه‌ی موضعی در بدنه نمی‌شود. در مورد نمونه‌هایی با نسبت b/t بالا و در حدود 5/8، زمانی که کرنش محوریِ مغزه به %4/1 رسید، کمانش موضعی و تخریب چرخه‌ای قابل ملاحظه‌ای مشاهده شد که موجب کاهش 13 درصدی در دفع انرژی گردید. امواج کمانش موضعی عمدتاً در نزدیکی سرهای مغزه متمرکز بودند و دامنه‌ی بالای کمانش ناشی از اصطکاک و غیر یکدست بودن فاصله جدایش بود. نسبت بین دامنه‌ی کمانش و طول نیمه موج کمانش به عنوان یکی از پارامترهای ناظر بر عملکرد لرزه‌ای مهاربند کمانش ناپذیر تشخیص داده شد. توصیه می‌شود این نسبت کمتر از 04/0 باشد تا از پایداری رفتار چرخه‌ای اطمینان حاصل شود. در ادامه، مدل تحلیلیِ پایداری موضعی جزء مغزه‌ای ساخته شده از نبشی فولادی، ارائه شده و بار بحرانی کمانش موضعی غیر الاستیک بدست آمده است. نتایج تحلیلی به خوبی با نتایج آزمایشگاهی هم خوانی دارند. سپس سه مورد الزام کلی و از پیش تعریف شده برای طراحی پایداری موضعیِ مهاربند کمانش ناپذیر ارائه شده است و توصیه‌هایی در زمینه‌ی طراحی اجزای مغزه‌ای ساخته شده از نبشی فولادی تبیین گردیده‌اند. در پایان به چندین مورد از پیامدهی این مطالعه برای سایر انواع مهاربند کمانش ناپذیر پرداخته شده است.

-1مقدمه

از مهاربندهای کمانش ناپذیر (BRBها) به طور گسترده‌ای در سازه‌های مهندسی در مناطق لرزه خیز برای کمینه سازی آسیب‌های وارده بر سازه در هنگام وقوع زمین لرزه‌های شدید استفاده می‌شود. با توجه به اثر مهارکنندگیِ مکانیزم کمانش ناپذیر بیرونی (که از اینجا به بعد از آن تحت عنوان بدنه یاد می‌کنیم)، مغزه‌ی فولادی داخلی می‌تواند در هنگام فشارش یا کشش، دچار واروی شده و رفتار چرخه‌ای پایداری را ایجاد کند. برای تحقق بخشیدن به این هدف، جلوگیری از کمانش قابل ملاحظه‌ی اجزای مغزه‌ی فولادی، اهمیت فراوانی دارد…