بخشی از مقاله
خلاصه
اتصال نقطه ای با تمرکز نیرو می باشد که ماکزیمم نیروهای برشی و خمشی در این ناحیه اتفاق می افتد . در اتصالات بتنی با توجه به کوچک بودن ناحیه اتصال و در مقابل تراکم بالای آرماتور که در این ناحیه وجود دارد آرماتورگذاری و بتن ریزی با مشکل مواجه می شود و معمولا در اجرای صحیح آرماتورهای عرضی چشمه اتصال که وجود آن ها برای اتصال حیاتی می باشد اهمال می شود. همچنین ابعاد زیاد تیرهای بتنی علاوه بر کاهش فضای مفید معماری به دلیل قوی تر شدن تیر نسبت به ستون شرایط تیر ضعیف - ستون قوی را زیر سوال می برد . با جایگزین کردن تیر فولادی به جای تیر بتنی در اتصالات ترکیبی علاوه بر برطرف شدن مشکلات ذکر شده ، دستیابی به سرعت اجرای بالاتر ، اجرای اسکلت بدون نیاز به اجرای سقف ها ، افزایش شکل پذیری ، عدم کاهش شدید مقاومت در دریفت های بالا ، افزایش استهلاک انرژی و کاهش هزینه ها میسر می باشد.در این مقاله ضمن بیان کلیاتی در رابطه با اتصالات ترکیبی ، رفتار چرخه ای اتصال ترکیبی جدیدی که شامل ورق میان گذر و دیافراگم پیرامونی می باشد و بصورت آزمایشگاهی در مقیاس یک به دو توسط نویسندگان مورد بررسی قرار گرفته ارائه می گردد و خواص ظرفیت تحمل بارها و شکل پذیری و استهلاک انرژی آن نشان داده می شود و نتایج نشان دهنده عملکرد لرزه ای بسیار عالی این نوع اتصالات در مقایسه با اتصالات کاملا بتنی دارد.
کلمات کلیدی: چشمه اتصال ، اتصال ترکیبی ، استهلاک انرژی ، ورق میان گذر،رفتار آزمایشگاهی چرخه ای،
1. مقدمه
سال های زیادی از زمانی که تحقیقات بور ، تالبوت ، لورد ، هولمز و [1] (1912 - 1915)... ، نخستین جرقه ها را برای استفاده از ستون های ترکیبی بتنی - فولادی در ذهن بشر ایجاد کردند می گذرد.تحقیقات ادامه پیدا یافت تا زمانی که در سال 1961 ، ستون های فولادی پرشده با بتن در مقاله ناکا کاتو تحت عنوان ستون های CFT معرفی شدند[2] و از آن زمان تحقیقات تحلیلی و آزمایشگاهی بیشماری در رابطه با این ستون ها انجام پذیرفت .دستیابی به مزایایی از جمله ظرفیت تغییر شکل پذیری خوب ، جذب انرژی بالا، مقاومت در برابر آتش ، عدم نیاز به قالب بندی و در نتیجه صرفه اقتصادی ، محققین را در انجام تحقیق در این خصوص مشتاق تر نمود.در همین راستا با معایبی مواجه شدند که مهم ترین آن ها مشکل کمانش موضعی در قوطی فولادی این ستون ها به علت تسلیم فولاد بوده است. هنگامی که ستون ها تحت بار محوری قرار می گیرند با افزایش بار ، بتن ، به علت محصور شدگی توسط قوطی فولادی تحت تنش های سه محوره قرار گرفته و مقاومت فشاری ستون بهبود می یابد ولی پس از تسلیم قوطی فولادی و خرد شدن بتن داخل قوطی رخداد کمانش های موضعی منجر به کاهش مقاومت این ستون ها شده و در نهایت با انهدام این ستون ها مواجه می شویم .درپی تحقیقات و آزمایشات انجام شده در سال 1989 شیخ و دیرلین با نامگذاری سیستم جدیدی تحت عنوان RCS که متشکل از تیر فلزی و ستون بتن مسلح می باشد[3] گامی جدید در زمینه سازه های ترکیبی برداشتند. به کار بردن ستون بتنی به جای فولادی می تواند باعث صرفه جویی در
1 استادیار
2 کارشناس ارشد
3 دانشجوی کارشناسی ارشد
1
مصرف فولاد و افزایش سختی جانبی و در نتیجه کاهش جا به جایی ساختمان گردد. [4 ] آن ها دو مود شکست را برای اتصالات 1 RCS با تیر سراسری که از داخل ستون عبور می کند ،تحت نیروهای جانبی در نظر گرفتند ، که عبارتند از خرد شدن بتن ستون های بالا و پایین تیر به دلیل دوران تیر داخل چشمه اتصال و شکست برشی چشمه اتصال .[5] با توجه به دو مود شکست مطرح شده لزوم توسعه طرح های موجود به منظوردستیابی به اتصال با عملکرد مطلوب تر احساس شد.بدین منظور مطالعات بیشتر در این زمینه توسط محققین بیشماری تا به امروز انجام شده است . که هدف تمامی آن ها ارتقاء رفتار اتصالات برای دستیابی به سازه ای اقتصادی و ایمن می باشد.
در این مقاله ، اتصال تیر فلزی به ستون بتنی جدیدی که شامل دیافراگم پیرامونی و ورق میان گذر و غلاف محصور کننده ستون در ناحیه اتصال می باشد بعنوان اتصالات ترکیبی یا هیبریدی پیشنهاد شده و رفتار آن به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است . در اتصال مذکور استفاده بهینه از خواص فشاری بتن و مقاومت خمشی فولاد ، سبب شده تا سازه وزن کمتری نسبت به سازه های بتن آرمه داشته و در عین حال در مقایسه با قاب های خمشی فولادی با دهانه های بزرگ ، رفتار بهتری از خود نشان دهد.در این سیستم تیر فولادی با طرح اتصال ویژه به ستون بتنی متصل می گردد. در اینگونه اتصالات به دلیل مشارکت توام فولاد و بتن در باربری و نیز تفاوت سختی ستون بتنی با تیر فلزی ، مفصل پلاستیک می تواند در فاصله ی از پیش تعیین شده ای از بر ستون ، در تیر تشکیل گردد و اجزای اتصال در وضعیت الاستیک باقی بمانند. از این رو ، بعد از وقوع زلزله آسیبی به ناحیه اتصال وارد نمی گردد و تنها خرابی ها در تیر و در خارج از محدوده اتصال روی می دهند.
