مهاربند کمانش تاب

مهاربند کمانش تاب چیست؟

مهاربند کمانش تاب (BRB) نوعی میراگر با قابلیت استهلاک انرژی بالا است. یک مهاربند سازه ای در ساختمان است که طوری طراحی شده تا اجازه تحمل بارهای جانبی چرخه ای (معمولاً بارگذاری ناشی از زلزله) را به ساختمان بدهد. این میراگر شامل یک هسته ی فولادی لاغر، یک پوشش بتنی که جهت نگهداری هسته فولادی به صورت پیوسته و جلوگیری از کمانش آن تحت فشار محوری طرح شده، و لایه ای میانی که مانع از اندرکنش های ناخواسته بین هسته فولادی و غلاف بتنی می شود، می باشد. قاب‌های مهاربندی شده ای که از BRB استفاده می کنند، به عنوان قاب های مهاربندی شده ی کمانش تاب، شناخته می شوند که مزیت های فراوانی در مقایسه با قاب های مهاربندی شده ی معمولی دارند.

ساختار یک مهاربند کمانش تاب

مهاربند کمانش تاب چگونه کار می کند؟

سه جزء اصلی و مهم BRB عبارت است از هسته فولادی، لایه مانع چسبندگی و غلاف (پوشش) فولادی بیرونی.

هسته ی فولادی برای تحمل نیروی محوری به وجود آمده در مهاربند ا طراحی می شود. سطح مقطع آن می تواند به شکل قابل توجهی کم تر از مهاربندهای معمولی باشد، چرا که عملکرد آن به واسطه کمانش محدود نشده است. هسته متشکل از طولی میانی است که طوری طرح شده است که به هنگام وقوع زلزله طرح، به شکلی غیر ارتجاعی تسلیم شود؛ و دو انتهایی که صلب باقی مانده و دچار تسلیم نمی شود. افزایش سطح مقطع قسمتی که قرار نیست تسلیم شود، موجب می شود که از الاستیک باقی ماندن آن اطمینان حاصل شود، و بنابراین پلاستیسیته در قسمت میانی هسته فولادی متمرکز شود. چنین شکلی اطمینان بالایی را در پیش بینی رفتار المان و گسیختگی آن مهیا می کند.

لایه میانی هسته و غلاف را از هم جدا می نماید. این لایه به هسته فولادی اجازه می دهد که طبق طراحی، تمام نیروی محوری ایجاد شده در مهاربند را تحمل نماید.

غلاف به واسطه صلبیت خمشی خود قیدی جانبی در برابر کمانش همشی هسته، مهیا می کند. این غلاف معمولاً از قوطی های فولادی پر شده از بتن ساخته می شود. معیار طراحی برای غلاف فلزی ایجاد قید جانبی (صلبیت) در برابر کمانش هسته فولادی است. 

مزیت یک مهاربند کمانش تاب چیست؟

مقایسه های صورت گرفته و همچنین پروژه های ساختمانی کامل شده، مزایای سیستم های قاب مهاربندی شده کمانش تاب (BRBF) را تأیید می کند. سیستم های BRBF می تواند نسبت به سایر تجهیزات استهلاک انرژی در سازه ها برتر باشد. این به واسطه اقتصادی تر بودن آن به دلایل ذیل است:

مهاربندهای کمانش تاب، عملکرد استهلاک انرژی شان بسیار ارتقاء یافته تر از قاب های مهاربندی شده ضربدری ویژه (SCBFs) است. همچنین، به دلیل آن که ضریب رفتارشان بالاتر از خیلی از سیستم های لرزه ای دیگر است (R=8)، و ساختمان های مجهز به آن معمولاً برای یک دوره تناوب طبیعی افزایش یافته طرح می شوند، بارهای لرزه ای معمولاً کمتر است. این امر می تواند منجر به کاهش در ابعاد اعضای سازه ای مانند تیرها و ستون ها شود، و اتصالات سازه ای ساده تر شده و تقاضای نیرویی در شالوده کاهش می یابد. همچنین BRBF معمولاً سریع تر از SCBF اجرا شده و نتیجه اش صرفه ی اقتصادی برای پیمانکار است. به اضافه اینکه BRB را می توان در مقاوم سازی لرزه ای نیز به کار بست. در نهایت، به هنگام وقوع یک زلزله، به دلیل آن که خسارت در بخش کوچکی (هسته تسلیم شونده مهاربند) متمرکز می شود، بازرسی های پس از زلزله  و جایگزینی و تعویض، نسبتاً ساده خواهد بود.  

پژوهشی مستقل نشان داده است که استفاده از سیستم های BRBF، به جای سایز سیستم های لرزه ای، صرفه ی هزینه ای در حدود 5 دلار بر فوت مربع، ایجاد نموده است.

مهاربند کمانش تاب در کجا  قابل استفاده است؟

سیستم مهاربند کمانش تاب تنها در پروژه های ساختمانی نوساز استفاده نمی شود، بلکه به واسطه عملکرد عالی و قیمت پایینش در پروژه های مقاوم سازی یا بازسازی ساختمان های قدیمی نیز کاربرد دارد. برخی حوزه های استفاده از این فناوری مطابق ذیل است:

-        ساختمان های بلند مرتبه.

-        فرودگاه ها.

-        مدارس و بیمارستان ها.

-        مراکز برپایی نمایشگاه ها و کنفرانس ها.

-        ساختمان های صنعتی.