مهاربند کمانش تاب

در این مقاله‌ی جامع، ابتدا به طور کامل به معرفی مهاربند کمانش تاب (BRB) خواهیم پرداخت. این‌که مهاربند کمانش تاب چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است. درچه صورتی یک مهاربند، کمانش تاب (کمانش ناپذیر) تلقی می‌شود و چند نوع مهاربند کمانش تاب در جهان موجود است. تفاوت آن نسبت به مهاربند معمولی چیست؟ سپس به کاربرد آن در بهینه سازی و مقاوم‌سازی خواهیم پرداخت. همچنین به طور ویژه، اصول طراحی و مدلسازی در Etabs، Sap و Abaqus بررسی می‌شود. شرایط و امکان استفاده از این نوع مهاربند در ایران را زیر ذره بین خواهیم گرفت. در نهایت مقاله‌ها و کتاب‌های قابل ارجاع را بررسی خواهیم کرد.

در این مقاله چه چیزهایی یاد میگیریم؟

تاریخچه مهاربند کمانش تاب (BRB)

ایده اولیه و فناوری مهاربند کمانش‌تاب برای اولین بار توسط مهندس ژاپنی به نام واکابایاشی در دهه ۱۹۸۰ در انستیتوی فناوری توکیو موردبررسی و آزمایش قرار گرفت. در دهه ۹۰ این فناوری در ژاپن اجرا شد و به دلیل پاسخ رضایت بخش آن، در سال ۱۹۹۸ به امریکا منتقل‌شده و آزمایش شبیه‌سازی آن در سال ۱۹۹۹ انجام گرفت. در سال ۲۰۰۰، اولین سیستم مهاربند کمانش‌تاب در آمریکای شمالی به‌عنوان یک سیستم مقاوم جانبی اولیه مورداستفاده قرار گرفت. به دنبال آن ضمن به‌کارگیری این نوع مهاربند در تعدادی از ساختمان‌های بزرگ بعضی از کشورها، تحقیقات گسترده‌ای نیز در این زمینه صورت گرفت.

در دهه ۱۹۸۰ نسل اول مهاربند کمانش‌تاب (مقاوم در برابر کمانش) که در آن یک محفظه پر شده از بتن مانع کمانش عضو باربر مهاربند می‌شد، توسط ژاپنی‌ها  به جامعه مهندسی و کاربران معرفی شد. به دلیل ویژگی‌هایی چون عملکرد متقارن در کشش و فشار، شکل‌پذیری و توان بالا در اتلاف انرژی، مهاربند معرفی‌شده مورد استقبال طراحان قرار گرفت. بااین‌وجود به دلیل مشکلاتی نظیر سنگین بودن ناشی از وزن بتن تازه، گران بودن ناشی از هزینه‌های اجرایی و حجیم و بزرگ بودن، کمتر مورد استقبال کاربران قرار گرفت. مشکلات مذکور منجر به معرفی نسل دوم از مهاربندهای کمانش‌تاب با عنوان مهاربند کمانش‌تاب تمام فولادی به کاربران شد. در نسل جدید چند پروفیل فولادی (مانند نبشی، ناودانی و …)، جایگزین محفظه پرشده از بتن شد.

فلسفه رفتاری مهاربند کمانش تاب

مهاربند کمانش تاب (کمانش ناپذیر)، مهاربندی است که در برابر کمانش، تاب آوری داشته باشد. تاب آوری مهاربند کمانش تاب به معنی جلوگیری از کمانش نیست، بلکه به معنی کنترل کردن کمانش هست. همان‌طور که می‌دانید، بزرگترین ضعف المان‌های فولادی، ضعف در فشار است. به عبارت دیگر، رفتار فولاد در کشش و فشار متقارن نیست. تحت کشش عملکرد شگفت انگیزی دارد. اما تحت فشار، قبل اینکه به حد تسلیم برسد، کمانش می‌کند. مهاربند کمانش تاب به دنبال رفع این مشکل و برقراری تعادل و تقارن در رفتار کششی –  فشاری است.

برای درک بهتر رفتار مهاربند کمانش تاب، یک خط کش فلزی را تصور کنید. دستان خود را دو طرف آن قرار دهید و به آرامی فشار دهید تا کمانش کند. همان‌طور که مشاهده می‌کنید خط کش فلزی از وسط کمانش می‌کند. حال وسط خط کش را به کمک یک دست دیگر مهار کنید. مجددا خط کش را تحت فشار قرار دهید. چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ نیروی بسیار بیشتری برای کمانش خط کش نیاز است. در واقع خط کش به دو قسمت تقسیم می‌شود. حال نیروی لازم برای کمانش ۴ برابر می‌شود. اگر طول خط کش به ۳ قسمت تقسیم شود چطور؟ ۹ برابر! اگر در ۱۰ نقطه از طول خط کش مانع از کمانش شویم چه اتفاق شگفت انگیزی رخ خواهد داد؟

برای درک بهتر، عکس‌های زیر را دنبال کنید:

مهاربندکمانش‌ناپذیر
فلسفه رفتاری مهاربند کمانش تاب

 

حال این سوال به وجود می‌آید که این مهاربند با این قدرت، در چه صورتی کاربرد خود را از دست می‌دهد. در بخش کاربردهای BRB به این مهم خواهیم پرداخت.

اجزای تشکیل دهنده مهاربند کمانش ناپذیر (BRB)

به طور کلی، مهاربند کمانش تاب از پنج جز زیر تشکیل شده است:

  • هسته
  • غلاف
  • ناحیه انتقالی
  • ناحیه اتصال
  • چسب جداکننده
اجزای مهاربند کمانش تاب

هسته

هسته (core) در واقع بخش تسلیم‌شونده مهاربند کمانش تاب است. این بخش، نیروی محوری اصلی ایجاد شده در مهاربند را تحمل می‌کند. سطح مقطع هسته، به طور کنترل شده‌ای ضعیف‌تر طراحی می‌شود تا این بخش جاری شود. هدف از جاری شدن هسته، جذب انرژی است. هسته پس از جاری شدن، مقدار زیادی از انرژی را جذب و اتلاف می‌کند. این پدیده سبب می‌شود تا سایر اجزای سازه در امان بمانند. به نوعی هسته خود را فدا می‌کند تا سایر اجزا در امان بمانند. به همین علت مهاربند کمانش تاب نقش فیوز در سازه را ایفا می‌کند.

هسته مهاربند کمانش تاب

غلاف

غلاف در مهاربند کمانش ناپذیر، همان نقش دست شما در نگه داشتن خط کش را ایفا می‌کند. کنترل کمانش!

غلاف بتنی (فولادی) مثل یک سد محکم، کمانش هسته را کنترل می‌کند. هرگاه هسته در فشار قرار گیرد؛ رخداد کمانش آن را تهدید می‌کند. اما هسته بعد از تکیه بر غلاف، نمی‌تواند به طور کلی کمانش کند. نکته قابل توجه در مورد غلاف این است که گاهی اوقات تا ۸ برابر نیروی محوری ایجاد شده در هسته را متحمل می‌شود.

ناحیه انتقالی

بخش انتقالی در دو انتهای بخش تسلیم شونده قرار می‌گیرد و سطح مقطع آن بزرگ‌تر از سطح مقطع هسته است تا اطمینان حاصل شود که در طول دوره بارگذاری پاسخ آن در محدوده الاستیک باقی می‌ماند. (ناحیه B در شکل بالا)

ناحیه اتصال

بخش اتصال‌دهنده که در ادامه بخش انتقالی دو انتهای مهاربند قرار دارد از مجموعه ورق‌های متقاطع صلیبی‌شکل با ظرفیت باربری بالا تشکیل شده و  مهاربند را به‌صورت مفصلی از طریق جوش یا پیچ و مهره به قاب متصل می‌نماید. (ناحیه A در شکل بالا)

چسب جداکننده

برخی از مهندسین، بر این باورند که مهاربند کمانش تاب در واقع مانع رخداد کمانش می‌شود. در حالی که اینطور نیست. سیستم عملکردی BRB، کمانش را کنترل می‌کند، نه اینکه مانع رخداد آن شود. یکی از نقش‌های چسب جداکننده در نسل اول مهاربندهای کمانش ناپذیر، ایجاد فاصله‌ای برای رخداد کمانش‌های جزئی است. چسب جداکننده فاصله‌ای بین هسته و غلاف ایجاد می‌کند تا هسته بتواند کمانش جزئی داشته باشد.

نقش دوم چسب جدا کننده، جداکردن عملکرد هسته از غلاف است. هسته و غلاف به هیچ‌وجه نباید با یکدیگر عمل کنند. چون اگر با یکدیگر درگیر باشند، نیروهای ایجاد شده در هسته به غلاف منتقل می‌شود. در این صورت هسته تسلیم نمی‌شود و این اتفاق، عملکرد مهاربند کمانش تاب را زیر سوال می‎برد.

در شکل بالا چسب جداکننده یا همان ماده نچسب، با عنوان unbonding layer مشخص شده است.

انواع سطح مقطع مهاربند کمانش تاب (BRB)

 مشخصات و اجزایی که گفته شد، مربوط به نسل اول مهاربند کمانش تاب است. این نوع از انواع مهاربندهای کمانش تاب، با این‌که عملکرد خوبی داشتند، اما به دلیل وزن زیاد بتن تازه و دشواری‌های اجرایی، تقریبا از مدار خارج شده‌اند. به همین دلیل دانشمندان و محققین صنعت ساختمان، به فکر طراحی مهاربندهای کمانش تاب با سطح مقطع سبک‌تر افتادند. در زیر، عکس تعدادی از این مقاطع را مشاهده می‌کنید.

انواع مقاطع مهاربند کمانش تاب
مقطع مهاربند کمانش تاب تمام فولادی

تحت چه شرایطی یک مهاربند، کمانش تاب است؟

سوال اساسی این است که اگر هر مقطعی با مشخصات مشابه بسازیم، می‌توانیم آن را BRB بنامیم؟ اگر هرکسی مقطعی را طراحی کند می‌تواند ادعا کند که این مقطع در برابر کمانش، تاب آوری دارد و می‌توان ضریب رفتار مهاربندهای کمانش تاب را برای آن در نظر گرفت؟

برای اینکه یک مهاربند، کمانش تاب (BRB) تلقی شود باید ۳ شرط اصلی را ارضا کند:

ضریب تعدیل مقاومت فشاری

یکی از اصول طراحی مهاربند کمانش‌تاب، عملکرد متقارن آن تحت بارهای کششی و فشاری است. عملکرد متقارن مهاربند کمانش‌تاب بر اساس چرخه‌های نیرو –جابه‌جایی تعیین می‌شود. به‌ این منظور آیین‌نامه AISC شاخص ضریب تعدیل مقاومت فشاری بتا (B) را برای این اعضا تعریف می‌نماید. مقدار B (بتا) از تقسیم بیشترین بار تحمل شده فشاری (Pmax) به بیشترین بار تحمل شده کششی (Tmax) طبق رابطه‌ی زیر به دست می‌آید.

ضریب تعدیل مقاومت فشاری

مشخصات عوامل مؤثر بر مقدار B در شکل زیر نشان داده‌شده است.

منحنی پوش چرخه های بارگذاری

 در این شکل Dbm ، تغییر مکان (محوری) معادل با تغییر مکان نسبی طبقه (دریفت) است که در طراحی مهاربند  نباید کمتر از ۱% طول آن در نظر گرفته شود. این شاخص که در شناخت رفتار مهاربند نقش مهمی دارد بیانگر ظرفیت فشاری نسبت به ظرفیت کششی مهاربند است. ظرفیت فشاری مهاربند کمانش‌تاب باید حداقل  ۱.۰۵ و حداکثر ۱.۱۵ برابر ظرفیت کششی آن باشد. به‌بیان‌دیگر این نوع مهاربند در فشار باید قادر باشد (بدون آسیب‌دیدگی) باری بیشتر از ظرفیت کششی مقطع را تحمل نماید. 

ضریب تعدیل سخت‌شوندگی کرنشی

ضریب تعدیل سخت‌شوندگی کرنشی  از تقسیم بار نهایی کششی Tmax به بار متناظر با نقطه تسلیم عضو هسته Pysc به دست می‌آید یعنی:

ضریب تعدیل سخت شوندگی کرنشی مهاربند کمانش تاب

آیین‌نامه AISC مقدار w را در بازه ۱.۳ تا ۱.۵ تعیین می‌نماید. این شاخص بیانگر ویژگی سخت‌شوندگی عضو هسته بعد از تسلیم‌شدگی کششی است.  به‌عبارت‌دیگر عضو هسته باید قادر باشد بعد از تسلیم دارای سختی مثبت و مقاومت افزایشی بوده و دچار زوال در تحمل بار نشود. مشخصات دخیل در محاسبات w از روی منحنی پوش هیسترزیس به دست می‌آید.

شکل‌پذیری غیر ارتجاعی تجمعی (CID):

شکل‌پذیری غیر ارتجاعی تجمعی که به آن ظرفیت تغییر شکل محوری غیر ارتجاعی تجمعی  نیز گفته می‌شود از شاخصه های مهم این نوع مهاربند بوده و بیانگر توان تجمعی انرژی تلف‌شده ناشی از چرخه‌های کامل بارگذاری روی مهاربند است. این شاخص از تقسیم مجموع جابه‌جایی‌های غیر ارتجاعی مسیرهای رفت‌وبرگشت چرخه‌های بارگذاری در حالت کشش و فشار (Dbi)، بر جابه‌جایی نظیر تسلیم نمونه (Dby) به دست می‌آید.یعنی:

شکل پذیری غیر ارتجاعی تجمعی

در رابطه‌ی اخیر شاخص‌های i و Dbi به ترتیب به‌عنوان شماره چرخه‌ی بارگذاری و جابه‌جایی اعمالی در چرخه‌ی iام‌ است.

منحنی هیسترزیس brb

در جدول زیر مثالی از محاسبه‌ی ظرفیت شکل‌پذیری محوری غیر ارتجاعی تجمعی آورده شده است. در این مثال، مقدار تغییر مکان محوری طراحی (Dbm) چهار برابر تغییر مکان تسلیم (Dy) فرض شده است. همان‌گونه که در این مثال مشاهده می‌شود مقدار شکل‌پذیری تجمعی تا بارگذاری ۲Dbm به مقدار شکل‌پذیری تجمعی موردنیاز، ( ۲۰۰Dbm) نرسیده است، لذا بارگذاری با دامنه افزایش ۱.۵Dbm تا رسیدن به این مقدار ادامه داده‌شده است.

جدول تغییرشکل تجمعی مهاربند کمانش تاب

هرچه مقدار CID بیشتر باشد، یعنی مهاربند کمانش تاب انرژی بیشتری را جذب و تلف می‌کند.

پروتکل بارگذاری مهاربند کمانش تاب

مراحل بارگذاری جابجایی-کنترل (displacement control) مهاربند کمانش تاب مطابق شکل زیر است:

پروتکل بارگذاری آزمایش مهاربند کمانش تاب
پروتکل بارگذاری مهاربند کمانش تاب

مقایسه مهاربند معمولی با مهاربند کمانش تاب:

اصلی ترین تفاوت مهاربند کمانش تاب با مهاربند معمولی، رفتار یکسان در کشش و فشار است. این موضوع سبب می‌شود تا مهاربندهای قطری جایگزین مهاربندهای ضربدری شوند.

مسئله مهم دیگر، توان جذب و اتلاف بالای انرژی، در مهاربند کمانش ناپذیر است. نتیجه‌ی این اتفاق، ایفای نقش فیوز در سازه است.

از منظر اقتصادی نیز، استفاده از مهاربند کمانش تاب می‌تواند سازه را تا ۲۰ درصد سبک‌تر کند.

مقایسه مهاربند معمولی با مهاربند کمانش تاب

" با توجه به برتری‌های عددی مهاربند کمانش تاب نسبت به مهاربند معمولی، استفاده از این نوع مهاربند تصمیمی کاملا منطقی، به روز و اقتصادی است "

کاربرد مهاربند کمانش تاب (BRB)

ایفای نقش فیوز

از مهم‌ترین فواید این نوع مهاربند شگفت انگیز با تمام این نکات مثبت، می‌توان به ایفای نقش فیوز در سازه اشاره کرد. این مهاربند در حین زلزله نیروی زیادی را به خود جذب می‌کند تا سایر اعضا آسیب نبینند. به همین دلیل می‌توان پس از زلزله، آن‌ها را به راحتی جایگزین کرد تا سازه مجددا به سرویس‌دهی بازگردد. در این صورت دیگر آسیب دیدگان زلزله، بلافاصله بعد از زلزله، می‌توانند به ساختمان خود بازگردند و نیاز نیست سال‌ها منتظر نوسازی خانه‌های خود باشند. معضلی که در زلزله سال ۹۶ کرمانشاه گریبان گیر کشور بود و خسارت‌های بسیار زیادی را به کشور وارد کرد.

بهینه سازی

مهندسی سازه با بهینه سازی عجین شده است. مهندسی یعنی اقتصاد. یعنی گرفتن تصمیمی که بهینه ترین است. یعنی نسبت کارایی به هزینه بیشترین مقدار ممکن باشد. در این راستا از ابزارها و تکنیک‌های مختلفی استفاده می‌کند. یکی از این ابزارها، مهاربند کمانش تاب (BRB) است. استفاده از این مهاربند در طراحی اولیه سازه، باعث بهینه‌شدن سازه می‌شود. از منظر اقتصادی این مهاربند می‌تواند تا ۲۰ درصد هزینه‌های سازه را کاهش دهد.

حتما برای شما نیز تجربه شده که سازه از نظر مقاومت پاسخگو بوده، اما برای کنترل دریفت، ابعاد تیر و ستون افزایش پیدا می‌کند. استفاده از این نوع مهاربند به طور چشم‌گیری دریفت سازه را کنترل می‌کند. بدون اینکه نیاز باشد ابعاد تیر به طور قابل توجهی افزایش پیدا کند. این یک ویژگی شگفت انگیز برای طراحان سازه است.

مقاوم‌سازی

خیلی اوقات، به دلایل مختلفی مثل توسعه بنا یا تغییر کاربری، نیاز است که سازه مقاوم‌سازی شود. مهاربند کمانش تاب، انتخابی عالی برای افزایش مقاومت جانبی و شکل پذیری سازه است. این مهاربند را، هم در سازه‌های بتنی، هم در سازه‌های فولادی می‌توان به کار بست. برای اتصال این مهاربند به سازه بتنی می‌توان از جزئیاتی که در این ویدیو گفته شده استفاده کرد. هم‌چنین توجه به نکته بسیار مهمی که در همان ویدیو عنوان شده و اغلب از چشم طراحان به دور می‌ماند ضروری است.

بزرگ‌ترین مانع بر سر راه BRB

مهاربند کمانش ناپذیر، ظرفیت محوری فوق‌العاده‌ای دارد. این نیروی محوری زیاد، باید تا فونداسیون هدایت شود، به گونه‌ای که زنجیره باربری زیر سوال نرود.

 

مسئله مهم و حیاتی این است؛ آیا ستونی که در دهانه مهاربندی شده وجود دارد، می‌تواند نیروی محوری عظیم ایجاد شده را به خوبی به فونداسیون منتقل کند؟ آیا تحمل آن نیروی محوری زیاد را دارد؟ راه حل؛ تقویت ستون تا انتقال کامل نیرو به فونداسیون است. اما معضل بزرگتر:

المانی که قبل از ستون باید نیروی ایجاد شده در مهاربند را تحمل کند چیست؟ اتصال! اتصال مهاربند به تیر و ستون باید به نحوی باشد که تا مرحله جاری شدگی مهاربند، پابه‌پای آن، مقاومت داشته باشد. اما در مهاربند کمانش تاب (BRB)، قبل از این‌که خود مهاربند به ظرفیت کامل خود برسد، اتصال آسیب می‌بیند و عملا مهاربند از مدار خارج می‌شود؛ زیرا دیگر به سازه متصل نیست. دانشمندان و محققین سال‌هاست در حال بررسی و ایده‌پردازی برای طرح یک اتصال قدرتمند هستند تا بتوانند حداکثر بهره‌وری را از این مهاربند داشته باشند.

یکی از این راه‌حل‌ها، استفاده از ورقه‌ای به نام butyl rubber هست. این ورق، مانند چسب، نیروی ایجاد شده بین مهاربند و تیر و ستون را مدیریت می‌کند تا مهاربند بتواند به حداکثر ظرفیت خود برسد.

البته این ضعف، به این معنی نیست که مهاربندهای کمانش تاب فعلی کارایی ندارند. بلکه بیانگر این است که ضعف اتصال، مانع از تولید و استفاده از BRB هایی با ظرفیت بیشتر می‌‌شود.

پس توجه کنید که مهاربند کمانش تاب(ناپذیر)، در نیروی محوری از خود ضعف نشان نمی‌دهد. بلکه ضعف  اصلی، اتصالات این نوع مهاربندهاست.

 

معایب مهاربند کمانش تاب

مهاربند کمانش تاب هیچ مانعی برای به کارگیری در سازه ندارد. اما دو عیب کلی می‌توان برای آن نام برد. 

اجرای دشوار

به علت وزن بالای این نوع مهاربندها، اجرای آن‌ها دشواری‌های زیادی دارد. البته در مقایسه با سایر مهاربندها مثل مهاربند شورون یا مهاربند واگرا، اجرای آن‌ها از لحاظ پیچیدگی تفاوت چندانی ندارد.

عدم امکان پالایش سلامت

بعد از زلزله، لازم است المان‌های سازه‌ای پالایش شوند. هدف از این کار، بررسی امکان ادامه سرویس دهی آن المان است. یعنی آیا بعد از زلزله، این المان باز هم می‌تواند سرویس دهد یا خیر؟

در بین مهاربندهای کمانش تاب فعلی، متاسفانه هیچ‌کدام امکان پالایش سلامت ندارند. یعنی بعد از زلزله، ما نمی‌توانیم مشاهده کنیم که آیا هسته داخلی مهاربند جاری شده است یا خیر؟

یعنی بعد از زلزله متوسط، به احتمال زیاد باید المان را تعویض کنیم.

اتصال مهاربند کمانش تاب
اتصال عظیم مهاربند کمانش تاب

طراحی مهاربند کمانش تاب و مدلسازی آن:

استفاده از این نوع مهاربند در جهان با سرعت قابل توجهی درحال رشد است. به همین خاطر طراحی و مدلسازی آن در صنعت ساختمان و همچنین پژوهش‌های علمی و آکادمیک در حال رشد است. برای پژوهش‌های علمی عمدتا مدلسازی مهاربند کمانش تاب در آباکوس (abaqus) صورت می‌گیرد. اما برای طراحی سازه، از طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس (etabs) یا طراحی مهاربند کمانش تاب در سپ (sap) استفاده می‌شود. قبل از توضیح نحوه آموزش مدلسازی مهاربند کمانش تاب در etabs یا sap، لازم است درباره ضریب رفتار آن بدانیم:

ضریب رفتار مهاربند کمانش تاب

به طور کلی، ضریب رفتار (R) در سازه، در تحلیل استاتیکی خطی معنا می‌شود. در تحلیل پوش‌آور ضریب رفتار کاربردی ندارد. استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم نیز، با توجه به تحلیل استاتیکی خطی، ضریب رفتار را معنا می‌بخشد. اما از نظر مفهومی، کسانی که تحلیل پوش‌آور انجام داده باشند به خوبی می‌دانند که ضریب رفتار سازه با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد.

جدول صفحه ۳۴ استاندارد ۲۸۰۰، ضرایب رفتار را برای بلندترین ارتفاع ممکن در نظر گرفته است. یعنی اگر ارتفاع سازه شما از H جدول کوتاه‌تر باشد، در واقع شما یک ضریب رفتار غیرواقعی و غیراقتصادی را برای تحلیل لحاظ می‌کنید. در حالی که در عمل این ضریب رفتار بیشتر است(ضریب برش پایه کمتر است). با تمام این اوصاف، استاندارد ۲۸۰۰ ضریب رفتار مهاربند کمانش تاب را برای سازه‌های تا ۵۰ متر، برابر ۷ درنظر گرفته است. همچنین ضریب بزرگنمایی یا Cd را برابر ۵ درنظر گرفته است که بیانگر شکل‌پذیری فوق‌العاده مهاربند کمانش ناپذیر یا BRB است.

طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس (Etabs)  

در ایتبس‌های نسخه جدید (۲۰۱۵ به بالا)، مهاربند کمانش تاب در مقاطع پیش فرض وجود دارند. برای طراحی آن نیاز است ابتدا مقطع مورد نظرتان را import نمایید. برای این امر مطابق شکل زیر، از قسمت section property، در پنجره section shape، گزینه buckling restrained brace را انتخاب کنید.

طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس
طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس

 

برای تعریف مقاطع، باید با ضرایبی که در بالا ذکر شده آشنا باشید. برای هر شرکت، مشخصات دقیق BRB را از شرکت دریافت کنید.

بعد از تعریف مقطع، نوبت به اختصاص مقطع می‌رسد که از منوی assign یا draw، این‌کار امکان پذیر است.

هم‌چنین لازم است از منوی design، مطابق تصویر زیر، گزینه frame type را روی BRBF تنظیم کنید. اعداد beta و beta omega factor را باید از شرکت تولید کننده مهاربند کمانش تاب (BRB) دریافت کنید.

طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس
طراحی مهاربند کمانش تاب در ایتبس

 

طراحی دقیق سازه های BRBF یا همان قاب مهاربندی شده با مهاربند کمانش تاب، نیاز به آموزش دقیقی دارد که در یک مقاله نمی گنجد و بهتر است از دوره‌های آموزشی با کیفیت استفاده کنید. اگر به زبان انگلیسی تسلط خوبی دارید، می‌توانید با جستجوی عبارت “How to model BRBF in etabs” به سوالات خود پاسخ دهید یا ویدیوهای یوتیوب را ملاحظه نمایید. همچنین فوروم researchgate نیز، بستر خوبی برای پاسخگویی به سوالات شماست.

مدلسازی مهاربند کمانش تاب در SAP

فضای کلی نرم افزار Etabs و sap تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند. لذا استراتژی طراحی در هردو آن‌ها یکسان است. با طی گام‌های طراحی در مهاربند کمانش تاب مطابق etabs، می‌توان سازه را در نرم افزار سپ (sap) نیز مدل کرد. مثال‌های طراحی سازه با مهاربند کمانش تاب با سپ در گوگل بیشتر از مدلسازی مهاربند کمانش ناپذیر در ایتبس است و دسترسی به منابع انگلیسی بیشتر است.

 

در مجموع استفاده از مهاربند کمانش تاب در سازه، رفتار سازه را به طور چشم‌گیری بهبود می‌دهد. عملکرد بی‌نظیر آن به عنوان فیوز، سبک شدن سازه، رفتار عالی در ناحیه غیرارتجاعی، تقارن رفتار در کشش و فشار از مزایای بی‌نظیر آن است. به طور کلی؛ برای سازه‌های بلندتر از ۸ طبقه فولادی، شک نکنید استفاده از BRB شما را شگفت‌زده خواهد کرد. این المان با سرعت قابل توجهی در حال رشد در کشور است و به زودی اکثر سازه‌‎های بلند به سیستم مهاربند کمانش ناپذیر(BRB) مجهز خواهند شد.

تولید مهاربند کمانش تاب

با توجه به افزایش سرعت استفاده از مهاربند کمانش تاب در ایران، تولید آن‌ها نیز در حال افزایش است. برای تولید این نوع مهاربند در ایران لازم است، ابتدا مقطع پیشنهادی را ثبت اختراع کنید و پس از اطمینان از ارضا کردن شروطی که در بالا گفته شد، در آزمایشگاه مرکز تحقیقات آن را آزمایش کنید و تاییدیه بگیرید.

ساخت مهاربند کمانش تاب

ساخت مهاربند کمانش تاب در محل(کارگاه) نه امکان پذیر است نه مجاز. آیا هر مقطع فولادی که با بتن احاطه شده باشد می‌تواند نقش مهاربند کمانش تاب را ایفا کند؟ خیر. بنابراین لازم است این مقطع در کارخانه ساخته شود. این مقطع باید تاییدیه‌های لازم، از جمله تاییدیه مرکز تحقیقات را داشته باشد تا ناظر سازه آن را به عنوان مهاربند کمانش تاب تایید کند.

تولید در ایران

در ایران شرکت‌هایی هستند که مهاربندهای نسل اول (با غلاف بتنی) را تولید و عرضه می‌کنند. برخی از این شرکت‌ها، طراحی سازه را نیز بر عهده می‌گیرند. از جمله شرکت‌های معروف تولید کننده مهاربند کمانش تاب در ایران می‌توان به شرکت‌های زیر اشاره کرد:

قیمت در ایران

با توجه به تفاوت سایز هسته مهاربندهای کمانش تاب، نوسان قیمت فولاد و سیمان و غیره و همچنین تفاوت در نیازهای سازه، نمی‌توان قیمت ثابت و دقیقی را برای مهاربندهای کمانش ناپذیر عنوان کرد. برای استعلام دقیق قیمت بهتر است بعد از طراحی اولیه سازه، استعلام قیمت را از شرکت مدنظر بگیرید. تنها مسئله‌ای که با قطعیت می‌توان عنوان کرد، بهینه‌تر بودن مهاربند کمانش تاب (BRB) نسبت به سایر سیستم‌های مقاوم جانبی است.

کتاب و مقاله مهاربند کمانش تاب

با توجه به بکر بودن این تکنولوژی، هنوز کتاب معتبری به زبان فارسی در این زمینه نگارش نشده است. اما مقالات معتبر بسیاری در این زمینه نگارش شده است. دانشمندان بسیاری در سراسر جهان در حال پژوهش و تحقیق روی این موضوع هستند.

  1. profile avatar

    I feel that is among the so much significant information for me.
    And i’m happy reading your article. But should commentary on few
    basic things, The web site taste is wonderful, the articles is actually nice : D.
    Excellent task, cheers

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

آماده برای یک ارائه عالی!

دانلود رایگان!

بلافاصله بعد از وارد کردن ایمیل اصلی، فایل دانلود خواهد شد
close-link
آماده برای یک ارائه عالی!

دانلود رایگان!

بلافاصله بعد از وارد کردن ایمیل اصلی، فایل دانلود خواهد شد
close-link