بخشی از مقاله
1 مقدمه
اتصالات نیمه صلب نزدیک به سه دهه است که مورد توجه ویژه ی طراحان قرار گرفته و تلاش مهندسین در جهت تحلیل این اتصالات آغاز شده استل این تلاش ها منجر به ارائه ی مدل هایی مختلف از طرح اتصال نیمه صلب شده است که نتایج این تحقیقات در آیین نامه ها و کد های طراحی قرار گرفته است.
یکی از کدهای مطرح طراحی، یوروکد1F0 است که در آن مدلی از اتصالات نیمه صلب ارائه کرده است که در این مدل مولفه های مختلف اتصال در آن دخیل هستند که هریک از این مولفه ها نقش یک فنر را در مدل یوروکد ایفا می کنند که مجموعه ی این فنرها به عنوان یک فنر پیچشی انتهای عضو تیری عمل می کند و در مدل سازی ها چشمه ی اتصال سازه با این فنر جایگزین می شود1]و. [2 این مدل سازی از آنجا که در تخمین نیروهای برشی و خمشی تقریبی عمل می کند و در برخی موارد از همگرایی مناسب برخوردار نیست، نیازمند
1 Euro code
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393، جهاد دانشگاهی استان کرمان
اصلاح و تغی یر است از این رو در سال 2005 میلادی مدلی از چشمه ی اتصال ارائه شد که به مدل المان صلیبی1F1 مشهور است که معایب روش یورو کد را مرتفع کرده است.
به هنگام وقوع زلزله به دلیل جابجایی جانبی طبقات ساختمان نقطه اثر نیروی وزن نیز جابجا شده که این موضوع باعث به وجود آمدن لنگرها و تغییر مکان های ثانویه در ستون ها می شود، این پدیده را اثر P- می نامند که لحاظ نکردن آن می تواند تحلیل رفتاری سازه ها را دچار خطا و اشتباه کند. [3]
تحلیل است اتیکی غیر خطی یکی از مشهور ترین انواع تحلیل هاست که به تحلیل پوش آور2F2 نیز معروف است. این روش به صورت یک سری تحلیل های گام به گام می باشد که در هر گام از این تحلیل، کاهش سختی اعضا در اثر ایجاد مفاصل پلاستیک تحت بارگذاری، در تحلیل گام بعدی در نظر گرفته می شود.
یکی از اتصالات نیمه صلب تیر به ستون، اتصال با نبشی نشیمن و فوقانی است که تحلیل استاتیکی غیر خطی(پوش آور) این اتصال با در نظر گرفتن اثر P- و بدون این اثر و بااستفاده از مدل المان صلیبی(برای اتصال)، می تواند کمک زیادی در درک رفتار این مدل اتصال و نیز این اثر افزاینده (اثر (P- بصورت همزمان کند.
.2 روش یوروکد
آیین نامه ی سازه های فولادی اروپا (یوروکد) بررسی کامل و مفصلی از انواع اتصالات فولادی خصوصا در مبحث سوم خود، (EC3)، ارائه کرده است. در این روش، برای هر1 اتصال نیمه صلب، مولفه های موثر مختلفی معرفی شده است که به صورت فنرهایی مدل شده اند (مطابق شکل ( )) که مجموعه ی آن ها تشکیل فنر پیچشی انتهای عضو را می دهند.
شکل(:(1 مدل اتصال نیمه صلب در یوروکد
1 Cruciform element model 2 Nonlinear static (Pushover) analysis
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393، جهاد دانشگاهی استان کرمان
همانطور2 که می بینیم اتصال با چندین فنر مدل شده است که مجموعه ی این فنرها تشکیل یک فنر پیچشی مطابق شکل ( )، با سختی زیر می دهد.
شکل(:(2 مدل نهایی اتصال نیمه صلب در یوروکد
(1)
در رابطه ی فوق E ، مدول الاستیسیته، h، بازوی3 تیر و مولفه های موثر اتصال هستند که براساس انواع اتصالات از جداول موجود در آیین نامه ی یوروکد بدست می آیند.[1]
.3 روش المان صلیبی
در روشی که یوروکد برای مدل سازی اتصال نیمه صلب ارائه داده است یک پارامتر به نام معرفی می شود که آن را پارامتر اثر متقابل می نامند و از طریق این پارامتر لنگر ها و نیروهای برشی در قسمت چشمه ی اتصال طبق روابط زیر محاسبه می شود.
(2)
(3)
در روابط بالا و لنگر های فعال در دو سوی اتصال، و میزان برش درقسمت بالایی و پایینی ستون و در نهایت میزان برش در چشمه ی اتصال است. حد مورد قبول برای مقدار بین صفر تا دو
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393، جهاد دانشگاهی استان کرمان
می باشد که ممکن است در محاسبات دراین حدود بدست نیاید و یا حتی همگرا نشود که این از معایب روش یوروکد است.
با توجه به مطالب مذکور و برای برطرف کردن معایب روش یوروکد، E.Bayo و همکارانشان [4] مدلی ارائه کردند که درآن یک المان صلیبی جایگزین چشمه اتصال می شود. این مدل، روشی نوین، برای تحلیل قاب های فولادی و کامپوزیت با اتصال نیمه صلب، ارائه می کند و در آن یک المانی صلیبی با اندازه ی مشخص در
محیط الاستیک – پلاستیک با چهار گره انتهایی، جایگزین چشمه ی اتصال می شود. همانطور که در شکل( )
مشخص است این المان در هر گره دارای سه درجه آزادی است که در حالت خاص برای یک اتصال میانی،
3
دارای 12 درجه آزادی می باشد.
شکل(:(3الف) المان صلیبی اتصال ب)مدل المان صلیبی پایدار شده 3
در شکل( )، h، بازوی ارتفاعی تیر اتصال می باشد که از جدول مرتبط در یوروکد بدست می آید و d
عمق ستون اتصال می باشد.
3
این مدل در واقع از مدل فنری یوروکد که به صورت زیر می باشد، بدست آمده است.
شکل(:(4 مدل اتصال یکسویه و دوسویه براساس یوروکد
اندیس 1 بیانگر سمت چپ اتصال و اندیس 2 بیانگر سمت راست اتصال است. منظور از K سختی
جان ستون فشار ( )، K سختی جان ستون در برش ( Column
تحت Column web in compression
پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه 3 و 4 اردیبهشت ماه1393، جهاد دانشگاهی استان کرمان
(web in shear و K و K سختی معادل دو سوی اتصال است که پارامترهای دیگر اتصال در آن دخیل هستند. مقادیر این سختی ها نیز با توجه به نوع اتصال از جداول مندرج در5این آیین6 نامه بدست می آیند.
در این روش اتصالات با توجه به موقعیت قرارگیری(مطابق شکل( )) در دسته قرار می گیرند.
