این نوع مهاربند که در شکل (الف) نشان داده شده است، دارای ظرفیت کششی بالا و ظرفیت کمانشی فشاری پایینی میباشد.
در نگاه اول انتخاب این مهاربند از دیدگاه اقتصادی ممکن است انتخاب مناسبی باشد، اما نتایج تحلیل دینامیکی نشان میدهد که برای قابهای مهاربندیشده چند طبقه زمانیکه شدت حرکت زمین از یک حد مشخص فراتر میرود، تغییرشکل خمیری در یک طبقه بخصوص متمرکز خواهد شد. این واقعیت به این جهت است که ظرفیت هرز انرژی قابهای مهاربندیشده در مقایسه با قابهای بدون مهاربند کمتر است.
به همین دلیل است که اخیراً سعی شده است تا در نواحی با خطر زلزله خیزی بالا از این نوع مهاربند استفاده نشود.
این نوع مهاربند که در شکل (ب) دیده میشود، باعث تسلیم ستونها در هنگام زلزله میشود.
در این مهاربندها از آنجاییکه در یک عضو فشار و در عضو دیگر کشش وجود دارد.
با توجه به اینکه مقاومت فشاری کمتر از مقاومت کششی است، این اختلاف باعث تولید برش و لنگر خمشی در ستونها میگردد، از اینرو بهتر است از این نوع سیستم استفاده نشود.
مهاربندی V
در هنگام زلزله این سیستم مهاربندی باعث تسلیم تیر میشود که به خاطر وجود دال کف، باعث تغییر شکل آن نیز خواهد شد. به هر حال ظرفیت اتلاف انرژی آن بالاتر از انواع قبلی میباشد. ضمن آنکه در صورت خرابی تیر، این مسئله موضعی خواهد بود. (شکل پ)
مهاربندی قطری
مهاربند قطری در یک جهت کششی و در جهت دیگر فشاری عمل میکند. این شکل مهاربندی عملکردی شبیه به مهاربند ضربدری دارد.
ضمن آنکه طول آزاد مهاربند بلندتر بوده و توسط مهاربند دیگر مهار نشده است. (شکل ت)
سیستم های باربر جانبی فولادی
(الف)مهاربند ضربدری (ب) مهاربند K (پ)مهاربند V (ت) مهاربند قطری
بررسی رفتار مهاربندهای همگرا در محدوده خطی و در هنگامیکه نیروهای ناشی از زلزله در محدوده الاستیک هستند، بسیار ساده است.
اما وقتیکه سازه وارد محدوده غیرالاستیک خود میشود، مهاربند رفتار هیسترزیس پیچیدهای داشته و رفتار نامتقارن در کشش و فشار از خود نشان میدهد و به طور متناوب و تکراری تحت دوران در لولای پلاستیکی بوده که بر اثر کمانش در فشار و تغییر طول پلاستیک بعد از تسلیم در کشش، بوجود میآید.
رابطه بین نیروی محوری و تغییر شکل محوری از نظر تئوری از شرایط تعادل، شرط تسلیم و قانون سیلان[1] مربوطه که همگی در مفصل خمیری بهکار برده میشود، به دست میآید.
اعضای مهاربند با شرایط انتهایی غیر ساده را میتوان به کمک مفهوم طول موثر حل نمود.
همچنین مشخص شده است که شکل چرخههای هیسترزیس عمدتاً با نسبت لاغری KL/r تغییر میکند و دیگر اینکه رفتار محدوده تغییرشکلهای بزرگ نیز ممکن است متأثر از شکل مقطع عرضی باشد، زیرا احتمال وقوع کمانش موضعی و یا کلی وجود دارد.
کمانش موضعی معمولا سبب ترکخوردگی در قسمتهای وسطی و انتهایی عضو میشود.
بنابراین جزئیات اتصال انتهایی باید چنان باشد که تمرکز تنش به وجود نیاید.
علاوه بر این مقاومت اتصال انتهایی بایستی بزرگتر از مقاومت تسلیم عضو مهاربند باشد، در غیر این صورت قبل از تسلیم عضو، ممکن است شکست ترد اتصال به وجود آید.
این رفتار پیچیده باعث شده است که در طراحی مهاربند همگرا، رفتار الاستیک در نظر گرفته شود.
این روش طراحی باعث میشود که در بعضی از طبقات مهاربند طراحی شده قویتر از مهاربند مورد نیاز باشد، همچنین نیروهای طراحی توزیع شده در تیرها و ستونها اغلب با مقادیر واقعی توزیع نیرو در زلزله تفاوت داشته باشد.
این اختلاف باعث میشود که زلزله به طبقات ضعیفتر آسیب وارد کند.
همچنین کمانش جانبی مهاربند ممکن است به اعضای غیرسازهای نیز آسیب برساند.
بنابراین ملاحظه میشود که سیستمهای مهاربندی همگرا علیرغم آنکه سختی یا صلبیت جانبی زیادی دارند، ولی رفتار لرزهای نامناسبی از خود نشان میدهند.
از اینرو اکثر آییننامه های معتبر اخیراً ضرایب کاهش نیروی (R ) پایینی را برای مهاربندهای همگرا پیشنهاد داده اند.
در جهت بهبود رفتار غیرخطی مهاربندهای همگرا با حفظ سختی آنها راههای مختلفی پیشنهاد شده است که از آن جمله میتوان به مهاربندهای خارج از محور اشاره نمود که در قسمت بعدی توضیح داده خواهد شد.
روش دیگر برای بهبود رفتار این نوع مهاربند، رساندن مهاربند تحت بار محوری فشاری به حد تسلیم است که با جلوگیری کردن از کمانش عضو توسط یک مکانیزم خارجی میسر میشود.
