بررسی رفتار غیر خطی هیسترزیس در مهاربند ها📊📄📑📃

نویسنده ی متن : مجتبی محب علیان

بر گرفته از کتاب The seismic design handbook_Farzad naeim

@omranworkshop
markaztarahi.com

در طراحی انواع مهاربند ها یکی از مهم ترین مسائل تعیین کننده ، رفتار پلاستیک مهاربند است که با توجه به عوامل متعددی همچون لاغری مهاربند ، فشردگی اجزای سازنده ی مقطع مهاربند ، اتصالات مهاربند و ... است.

در خصوص مقدار لاغری مهاربند (KL/r) میدانیم هر چقدر مهاربند لاغر تر باشد ، به سبب کمانش ناشی از نیروی فشاری ، ظرفیت فشاری مهاربند کاهش پیدا میکند و مقطع مهاربند نمیتواند به حد تسلیم شدگی برسد.

با توجه به این موضوع که از یک مهاربند انتظار میرود هم در کشش و هم در فشار رفتار قابل قبولی را از خود نشان دهد ، ضوابط آیین نامه ای زیادی باید رعایت شود تا واقعا این اتفاق بیوفتد .

در یک رفتار ایده آل سازی شده ی هیسترزیس ، میتوانیم مهاربند ها را به 3 دسته ی لاغر ، کوتاه(چاق) و متوسط تقسیم بندی کنیم.

دسته ی a : مهاربند های بسیار کوتاه یا چاق هستند(یا مهاربندی که طول مهارنشده آن بسیار کم است مثل مهاربند BRB) که رفتار کششی و فشاری آنها تقریباً با هم یکسان است ، چرا که وارد فاز کمانش کلی در فشار نمیشوند و در فشار هم مقطع مهاربند به تنش تسلیم میرسد. قاعدتا این مهاربند ها بسیار رفتار مطلوبی از نظر سازه ای نشان میدهند .

دسته b : مهاربند های لاغر که عملا رفتار کابلی از خود نشان میدهند ، چون مقاومت آنها در فشار بسیار ناچیز است و صرفا در کشش عملکرد دارند.

دسته c : مهاربند های با مقدار لاغری معمولی که مورد استفاده قرار میگیرد (ما بین گروه a و b). این مهاربند ها رفتار کششی و فشاری یکسانی را نشان نمیدهند اما رفتار فشاری قابل قبولی دارند.

**بررسی جزئیات رفتار هیسترزیس مهاربند های با لاغری متوسط مطابق شکل :

_ابتدا در بازه ی O تا A مهاربند تحت فشار قرار میگیرد و رفتار الاستیک است .
_هنگامی که مهاربند به بار بحرانی کمانش (Pcr) میرسد در بازه ی AB قرار میگیرد و نمیتواند مقاومت کند و مفصل پلاستیک در مهاربند به سبب کمانش فشاری تشکیل میشود.
_حال با افزایش نیروی فشاری موجود در بازه ی BC کاهش مقاومت شدید در مفصل پلاستیک تشکیل شده اتفاق پیدا میکند و مقدار تغییر مکان جانبی مهاربند به شدت زیاد میشود.
_در بازه ی CD با فشاری برداشته میشود و بار کششی اعمال میشود و همچنان تغییر شکل پلاستیک پسماند ناشی از نیروی فشاری که در قبل اعمال شده بود موجود میباشد.
_ در بازه ی D تا E به تدریج تغییر شکل های پلاستیک پسماند مهاربند نزدیک به صفر میشود و در نقطه ی E مهاربند به حد تسلیم شدگی کششی میرسد.
_ با اعمال نیروی کششی بیشتر در بازه ی EF مهاربند مهاربند کرنش کششی ثابت بدون اضافه مقاومت انجام میدهد ، چرا که در نقطه ی E تسلیم شده بود و نمیتواند مقاومت بیشتری نشان دهد. (در رفتار ایده آل سازی شده از سخت شدگی کرنشی در نمودار تنش کرنش صرف نظر میشود)
_حال در بازه ی F تا G به نیروی کششی برداشته میشود و نیروی فشاری اعمال میشود و در نقطه ی G مهاربند مجددا به Pcr جدید میرسد که از Pcr سیکل اول بارگذاری مقدار آن کمتر است ، چرا که در سیکل اول یک بار مفصل پلاستیک فشاری تشکیل شد و به همین دلیل در سیکل دوم بارگذاری مقاومت فشاری کاهش پیدا کرده.