• مهار بند هم محور دارای اتصالات اصطکاکی.

• مهار بندهای هم محور غلاف شده.

• مهار بندهای هم محور متصل به یک المان شکل پذیر.

مهاربند های هم محور دارای اتصالات اصطکاکی
مقدمه
یکی از روش های انتقال نیرو در اتصالات سازه های فلزی، استفاده از اتصالات اصطکاکی است. انتقال نیرو در این اتصالات با بهره گیری از اصطکاک بین سطح تماس اجزاء اتصال انجام می گیرد و میزان نیروی قابل انتقال در این اتصالات از رابطه (۲-۳۸) بدست می آید.
(۲-۳۸)
در این رابطه N نیروی فشاری عمود بر سطح است و µ ضریب اصطکاک سطوح تماس است. مطابق این رابطه حداکثر نیروی قابل انتقال در این اتصالات برابر Nµ است و در صورت افزایش نیرو لغزشی بین سطوح رخ می دهد. رابطه نیرو- تغییر مکان اتصال اصطکاکی مطابق شکل (۲-۲۱) است.
: نمودار نیرو-تغییر مکان اتصالات اصطکاکی
ناحیهAB این شکل مربوط به عملکرد اتصال اصطکاکی قبل از وقوع لغزش است و ناحیه BC مربوط به عملکرد اتصال پس از لغزش است. نیروی فشاری بین سطوح با سفت کردن پیچ های پر مقاومتی که سطوح تماس اتصال را به یکدیگر می فشارد تأمین می گردد. ضریب اصطکاک بین سطوح تماس تابع زبری آنها است. استفاده از این اتصالات موجب می شود که نیروی قابل انتقال به میزان قابل مشخص µN محدود شود و در صورت افزایش نیرو، لغزش در اتصال رخ می دهد. این عملکرد در زمان وقوع زلزله که نیروهای وارده بر اتصالت بصورت رفت و برگشتی است، موجب استهلاک انرژی و کاهش نیروی مخرب می شود.
به منظور نرم کردن لغزش اتصالات اصطکاکی در بارهای رفت و برگشت زلزله و انطباق هرچه بیشتر عملکرد آنها با شکل (۲-۲۱) می توان از مصالح نرم و انعطاف پذیرتر از فولاد استفاده کرد. استفاده از صالحی همچون صفحات برنجی و یا لنت ترمز از جمله مواردی است که برای بهبود عملکرد این اتصالات مورد مطالعه قرار گرفته است. قدمت استفاده از میراگرهای اصطکاکی در اتصالات سازه های فولادی به حدود ۲۵ سال می رسد که در ادامه به اختصار به بخشی از آنها اشاره می شود.

سیستم میراگر اصطکاکی پال
سیستم میراگر اصطکاکی پال و همکارانش در سال ۱۹۸۲ ارائه گردید. این سیستم که متشکل از قطعاتی مطابق شکل (۲-۲۲) است مطابق شکل (۲-۲۳) در مهاربندهای قطری نسب می شوند]۵و۶[. این سیستم مستهلک کننده انرژی به نحوی طراحی شده است که در برابر بارهای سرویس و زلزله های متوسط نچرخد، ولی در حین وقوع زلزله های بزرگ، چرخشی بین قطعات آنها رخ می دهد تا موجب استهلاک انرژی گردد. از اتصال اصطکاکی پال برای مقاوم سازی پایگاه فرماندهی آزانس فضایی کانادا وچندین پروژه با اهمیت دیگر استفاده شده است.
جزئیات میراگر اصطکاکی پال
محل نصب میراگر اصطکاکی پال
اتصال اصطکاکی SBC پوپوف
در سال ۱۹۹۳ پوپوف و همکارانش دو آزمایش در مقیاس واقعی جهت بررسی رفتار اتصال اصطکاکی انجام دادند. جزئیات اتصال اصطکاکی و محل نصب آن در شکل (۲-۲۴) و (۲-۲۵) نشان داده شده است]۷و۸[. همانگونه که در جزئیات اتصال مشاهده می شود در اتصال بین صفحه فولادی و عضو، به میزان قابل کنترلی امکان لغزش وجود دارد. طول سوراخ لوبیایی اتصال متناسب با میزان جابجائی لازم در نظر گرفته می شود. پوپوف و همکارانش به منظور تامین رفتار نرم اتصال اصطکاکی از صفحات برنجی درحد فاصل صفحات فولادی استفاده کرده و از نیروی پیش تندگی پیچها برای تامین فشار سطوح تماس، بهره گرفتند. اتصال اصطکاکی پوپوف، به اختصار SBC (Slotted Bolted Connection) نام گذاری شده است. نتایج آزمایشات پوپوف نشان می دهد اتصالات SBC به عنوان میراگر و مستهلک کننده انرژی عملکرد قابل قبولی داشته است.
جزئیات میراگر اصطکاکی پوپوف
محل نصب میراگر اصطکاکی پوپوف
اتصال اصطکاکی SBJ(Slotted Bolted Connection)
باترود در راستای مطالعات و تحقیقات پال و پوپوف، مطالعه و آزمایشاتی را بر روی اتصال اصطکاکی برای استفاده در مهار بند شورن انجام داد. جزئیات اتصال اصطکاکی او که برای استفاده در اتصال مهار بند به تیر پیشنهاد شده است در شکل (۲-۲۶) و (۲-۲۷) نشان داده شده است. باترود نیز همانند پوپوف از صفحه برنجی به منظور نرم کردن عملکرد اتصال اصطکاکی استفاده کرده است]۹و۱۰[.
جزئیات میراگر اصطکاکی لغزشی چرخشی باترود
جزئیات میراگر اصطکاکی لغزشی باترود
اتصال اصطکاکی FDD(Friction Damper Device)
مولا وهمکارانش یک میراگر اصطکاکی را مطالعه و آزمایش کردند که در نهایت به تولید صنعتی رسید. استهلاک انرژی توسط این میراگر با حرکت پاندولی عضو اصطکاکی انجام می شود. از این میراگر در مقاوم سازی تعدادی از سازه ها استفاده شده است. جزئیات این میراگر و نحوه نصب این میراگر در شکل (۲-۲۸) و (۲-۲۹) نشان داده شده است]۱۱[.
جزئیات میراگر اصطکاکی مولا
محل نصب میراگر اصطکاکی مولا
اتصال اصطکاکی FBP(Friction Brake Pad)
تهرانی زاده یک قاب مفصلی با مهاربند شورن را با بهره گرفتن از اتصالی مشابه جزئیات اتصال باترود را در پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله مورد آزمایش قرار داد. در این آزمایشات از لنت ترمز به جای صفحات برنجی استفاده گردیده است. نتایج این آزمایشات میراگری اتصال اصطکاکی را تائید می کند. جزئیات این اتصال در شکل(۲-۳۰) و(۲-۳۱) نشان داده شده است]۱۲[.
جزئیات میراگر اصطکاکی تهرنی زاده
محل نصب میراگر اصطکاکی تهرانی زاده
مهاربندهای غلاف شده
مقدمه
میزان مقاومت کششی مهاربندها از میزان مقاومت فشاری آنها بیشتر و در بعضی موارد بسیار قابل ملاحظه است. اعضاء فشاری مهاربند قبل از رسیدن به ناحیه غیر الاستیک و تأمین شکل پذیری مناسب کمانش کرده و از ادامه مقاومت باز می ماند. یکی از راه های افزایش شکل پذیری آنها استفاده از غلاف یا ژاکت پوششی است. غلاف مهار بند بدون مشارکت در بار محوری مهاربند، عضو مهاربند را در بر میگیرد. این عمل باعث تأمین تکیه گاه جانبی سراسری مهاربند و در نتیجه افزایش بار کمانش آن می شود. در سطح تماس طولی غلاف با مهاربند از مواد غیر چسبنده مانند گریس استفاده می شود که موجب عدم درگیری غلاف در باربری محوری مهاربند شده و تنها نقش تکیه گاه جانبی را ایفا می کند. غلاف پوششی موجب افزایش بار کمانش مهاربند ودر نتیجه تسلیم شدن مهاربند قبل از کمانش آن می شود. این شرایط موجب یکسان شدن عملکرد کششی و فشاری مهاربند و جذب انرژی آن می شود. مهاربندهای غلاف شده به اختصار UBF(Unbounded Brace Frame) نامیده می شوند که جزئیات آن در شکل (۲-۳۲) نشان داده شده است]۱۳[.
جزئیات مهاربندهای غلاف شده
مهار بند کمانش تاب فولادی وتر و رضائیان
یکی از اولین نمونه های مهار بند های کمانش تاب توسط وتر و رضائیان ارائه گردید که با ارائه ایده هایی منطبق با امکانات کشور نمونه های مختلفی از مهاربندهای غلاف شده را مورد آزمایش قرار دادند. غلاف های مورد استفاده آنها توانست ضمن تأمین منحنی های هیسترزیس پهن و جذب انرژی زیاد تا رسیدن کمانش مهار بند به مودهای دوم و سوم عملکرد مناسبی داشته باشند. برای انجام مطالعات آزمایشگاهی پنج نمونه مهاربند شکل پذیر با مصالح بومی طراحی و ساخته شد]۱۴[.
در نمونه اول از ورق ۱۰×۸۰ میلی متر با ژاکت فولادی از دو طرف ناودانی ۱۰۰ با طول ژاکت ۱۴۰ سانتیمتر استفاده شد. در این نمونه هسته میانی با مادۀ لغزاننده و جدا کننده (گریس و مقوا) آغشته گردید، سپس دو پروفیل ناودانی ۱۰۰ همانطور که در شکل (۲-۳۳) مشخص شده است به صورت پشت به پشت هسته فولادی را در میان گرفته و به وسیله ورق های دوخت نگداری می شوند. در این نمونه برای جلوگیری از حرکت ناودانی ها و کمانش موضعی هسته میانی در محل اتمام پوشش همانند جزئیات شکل (۲-۳۳) از سخت کننده های موضعی استفاده شده است.
جزئیات نمونه اول مهار بند کمانش تاب وتر و رضائیان
در نمونه دوم ورق ۱۰×۸۰ میلی متر با ژاکت چوبی و غلاف فولادی ۱۰۰×۱۴۰ میلی متر با طول ژاکت ۱۴۰ سانتی متر چوب مصرفی از نوع روس بوده و برای بالا بردن مقاومت چوب به موضعی از دو ورق گالوانیزه در تماس با هسته میانی استفاده شده است. جزئیات این نمونه در شکل (۲-۳۴) نشان داده شده است.
جزئیات نمونه دوم مهار بند کمانش تاب وتر و رضائیان
در نمونه سوم ورق ۱۰×۸۰ میلی متر با ژاکت بتنی گروت و غلاف فولادی ۱۰۰×۱۴۰ میلی متر با طول ژاکت ۱۴۰ سانتی. برای پر کردن فضای بین هسته میانی و غلاف فولادی به دلایل مقاومت فشاری زیاد، گیرش بالاو ازدیاد حجم در زمان گیرش از گروت استفاده شد. جزئیات این نمونه در شکل (۲-۳۵) نشان داده شده است.
جزئیات نمونه سوم مهار بند کمانش تاب وتر و رضائیان
مهار بند غلاف شده اربابی وکریمی