مقاوم سازی سازه های فولادی یا بتنی با مهاربند هم محور به عنوان یک راه حل ساده و اقتصادی همیشه مورد توجه است. فراوانی این سازه ها باعث شده است که تجربه پیمانکاران ساختمانی در ساخت این سازه ها بیشتر باشد. میزان کمتر مصرف فولاد در هر متر مربع این سازه ها در مقایسه با سازه های قاب خمشی نیز از جمله نکات مثبت این سازه ها می باشد.
علیرغم محاسن زیاد سازه های با مهار بند هم محور، شکل پذیری کم آنها موجب شده است که استفاده از آنهامحدود باشد. بدیهی است، هر گونه اصلاحی که منجر به افزایش شکل پذیری این سازه ها گردد، امکان بهره مندی از ویژگیهای مثبت آنها را فراهم خواهد کرد. در دو دهه اخیر تحقیقات و پژوهشهای گسترده ای به منظور افزایش شکل پذیری مهار بند های هم محور انجام شده است. در هریک از این تحقیقات کوشش شده است، که با اصلاح اتصالات یا تعبیه عضو شکل پذیر در مهار بندهای هم محور شکل پذیری آنها افزایش یابد. به اختصار پژوهشهای صورت گرفته در این زمینه را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
الف- استفاده از اتصالات اصطکاکی در مهاربندهای هم محور.
ب- استفاده از غلاف به منظور افزایش بار کمانش مهاربند.
ج- استفاده از عضو شکل پذیر در محلی از مهار بند.
پژوهش های انجام شده در هریک از این روش ها، بهبود عملکرد و افزایش شکل پذیری مهار بندهای هم محور را موجب شده است. بطوریکه پژوهش در بعضی از روش ها به تولید صنعتی هم رسیده و در مقاوم سازی تعدادی از ساختمانها نیز استفاده شده اند. با این وجود غالب این روشها نیازمند تخصص و مهارتهای خاصی است که در توان پیمانکاران ساختمانی نیست و بعلاوه بعضی از این روشها از محدودیتهایی برخوردارند که استفاده از آنها به نوعی خاص از مهار بندها محدود می شود به همین دلیل موجب عدم استقبال از آنها شده است. هدف از این پایان نامه معرفی عضو شکل پذیری است که با تعبیه در مهار بندهای هم محور باعث افزایش شکل پذیری آنها گردد. ضمن برخورداری از ویژگیهای زیر:
۱-نصب و تعویض آسان در انواع مهار بندهای هم محور.
۲-شکل پذیری مناسب
۳-عدم نیاز به مصالح و تکنولوژی خاص.
۴-ارزان قیمت بودن و اجرای ساده
پس از بررسی تحقیقات انجام شده ایده استفاده از یک المان محوری برای تعبیه در انواع مهار بندهای هم محور مطابق شکل (۱-۲) پیشنهاد گردید. اگرچه قرار دادن این المان در مهاربندها برای افزایش شکل پذیری آنها انجام می شود، ولی از آن می توان به عنوان فیوز کمانش مهاربند نیز استفاده کرد. نصب یا تعویض این المانها نیازمند تخصص خاصی نمی باشد و نصب این المانها در انتهای مهاربند موجود نیز موجب افزایش افزایش شکل پذیری آنها می شود .

موقیعت المان در مهاربند
هدف
همانگونه که در مقدمه اشاره گردید، نقطه ضعف مهار بندهای هم محور پائین بودن میزان شکل پذیری آنها است. این نقطه ضعف از تفاوت رفتار آنها در کشش و فشار حاصل می شود. مهاربند فشاری قبل از رسیدن به رفتار غیر الاستیک و جذب انرزی کمانش کرده و در نتیجه شکل پذیری سازه تأمین نمی شود. هدف این پایان نامه، افزایش شکل پذیری مهار بندهای هم محور می باشد که در ابتدا ایده استفاده از حلقه فولادی ساخته شده از فولاد تنش تسلیم پائین مطرح شده و نتایج بدست آمده از آن با نتایج آزمایشگاهی بدست آمده از حلقۀ فولادی ساخته شده از فولاد معمولی مقایسه شده است. در ادامه ایده استفاده از المان محوری مطرح شده و میزان جذب انرژی و شکل پذیری این المان مورد بررسی قرار می گیرد. ظرفیت باربری این نوع المان به گونه ای طراحی می شود که قبل از کمانش مهار بند به ظرفیت نهائی رسیده و خرابی ها را به خود محدود کند.
روش تحقیق
مطالعات این پایان نامه با بهره گرفتن از مدل سازی عددی توسط نرم افزارهای المان محدود انجام می شود.
مراحل تحقیق
در ابتدای بررسی عملکرد خمشی حلقه فولادی با بهره گرفتن از روابط مقاومت مصالح انجام می گردد و سپس عملکرد آن با نرم افزار Abaqus و در محدوده های الاستیک و پلاستیک به صورت منفرد ودر انتهای یک مهار بند قطری مطالعه خواهد شد. سپس نتایج بدست تحلیلی بدست آمده از حلقه فولادی ساخته شده از فولاد تنش تسلیم پائین با نتایج تحلیلی و نتایج آزمایشگاهی حلقه فولادی معمولی مقایسه می شود. برای المان محوری عملکرد عضو با بهره گرفتن از روابط مقاومت مصالح و سپس عملکرد آن با نرم افزار Abaqus مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.
شرح فصول
مطالعات انجام شده در این پایان نامه در طی ۵ فصل انجام که رئوس و مطالب آن به شرح زیر است:

1. 1. کلیات: شامل کلیات پایان نامه، موضوع هدف و روش تحقیق.

1. 1. مرور ادبیات فنی و مطالعات گذشته : مرور بر تحقیقات و مطالعات انجام شده در رابطه با موضوع پایان نامه.

1. 1. راستی سنجی نرم افزار.

1. 1. مطالعات تئوریک: شامل تحلیل ها و نتایج تئوریک جهت بررسی شکل پذیری دو المان معرفی شده.

1. 1. نتیجه گیری: شامل نتیجه گیری، پیشنهادات و مراجع پایان نامه.

فصل دوم
مرور ادبیات فنی و مطالعات گذشته
مقدمه
زمین لرزه پدیده ای است که باعث می شود در مدت زمانی کوتاه انرژی زیادی در زمین آزاد شود. انرژی آزاد شده باعث ایجاد تکانهای شدید در سطح بالایی زمین می گردد. با وقوع زلزله انواع مختلف موجها در جهت های گوناگون منتشر می شود. موجهای منتشر شده باعث ایجاد حرکتهای افقی و قائم در سطح زمین می گردد که حرکت و شتاب زمین در جهت افقی بیشتر از قائم می باشد. به همین دلیل است که نیروی جانبی وارد بر سازه بیشتر از نیروی قائم وارد بر آن می باشد. با حرکت زمین پی سازه شروع به حرکت کرده و حرکت زمین را به بخشهای بالائی سازه انتقال می دهد.
بخاطر تفاوت زمانی دریافت این حرکات و جرمهای متفاوت تمام اجزای ساختمان با هم حرکت نمی کنند و نسبت به هم تغییر مکانهای مختلف دارند. این پدیده به عنوان تغییر شکل ساختمان و یا پاسخ ساختمان نامیده می شود. تغییر شکل ایجاد شده در ساختمان ایجاد تنش نموده و اگر این تنش ها از مقاومت مصالح به کار رفته بیشتر باشد باعث ترک و گسیختگی اجزای ساختمان می گردد. لازم به ذکر است هرچه پریود ساختمان به پریود زلزله نزدیکتر باشد اثرات زلزله بر روی ساختمان بیشتر است.
اگر بخواهیم برای زلزله های متوسط و شدید سازه ها را به صورت ارتجاعی تحلیل و طراحی کنیم طرح غیر اقتصادی بدست می آید. به همین دلیل از خواص مصالح در حالت غیر خطی استفاده می شود و به سازه ها اجازه داده می شود وارد مرحله غیر خطی شود که همین غیر خطی شدن ابعاد اجزاء را کاهش می دهد. در شکل (۲-۱) نمودار نیرو- تغییر شکل برای مصالح شکل پذیر و غیر شکل پذیر آمده است. مسأله شکل پذیری در آئین نامه های ساختمان در ضریب رفتار دیده شده است.
مقایسه رفتار مصالح شکل پذیر و غیر شکل پذیر
بررسی پارامترهای لرزه ای]۲[
معادله حرکت دینامیکی تحت اثر نیروی زلزله (رفتار مصالح خطی)
مطابق شکل (۲-۲) معادله تعادل سیستم های یک درجه آزادی (SDOF) تحت حرکت زمین به صورت زیر است
معادله تعادل سیستم های یک درجه آزادی
نیروی اینرسی برای تغییر مکان کل و نیروی میرایی و سختی بر حسب تغییرمکان نسبی نوشته می شوند
= +
= نیروی اینرسی
= نیروی بازگرداننده
(۲-۱)
: تغییر مکان سیستم : جرم
: تغییر مکان زمین : ثابت میرائی