دانلود مقاله بررسی مکانیزم خرابی اتصال صفحه ستون

word قابل ویرایش
9 صفحه
5700 تومان

چکیده

مطالعات پارامتریک با هدف بررسی مکانیزم خرابی اتصالات پای ستون متداول در ایران، تحت اثر اندرکنش لنگر خمشی و برش انجام شده است. برای شبیهسازی از نرمافزار اجزاءمحدود ABAQUS استفاده و هر دو رفتار غیرخطی مصالح و غیرخطی هندسی مد نظر قرار میگیرد. بر اساس نتایج بدست آمده، به منظور افزایش سختی جانبی، افزایش ضخامت نبشی به جای افزایش ضخامت کفستون، راهکار مناسب خواهد بود. دلیل این امر را میتوان کنترل بلندشدگی ستون در محل اتصال نبشی به ستون و کفستون دانست. همچنین در محدوده الاستیک، رفتار جانبی سازه، اکثراً با رفتار نبشی اتصال کنترل میگردد. این درحالی است که رفتار غیرالاستیک سازه با اندرکنش نبشی و صفحهستون کنترل خواهد شد. مطابق بررسیهای انجام شده، به منظور بررسی دقیق رفتار اتصال، توصیه میشود که میزان نقص جوش گوشه در نحوه اتصال نبشی به صفحه ستون و ستون در مدلاجزا محدود وارد گردد

واژگان کلیدی: صفحهستون، مکانیزم خرابی، مدلاجزاءمحدود، اتصالات فولادی، سختی سازه.

.۱ مقدمه ش

یکی از مسائل مهم در بررسی رفتار لرزهای سازههای فولادی، تأثیر اتصالات بر رفتار کلی سازه میباشد. با توجه به استفاده متداول از اتصالات خمشی در قابهای فولادی و تمرکز عمده خرابیهای ناشی از زلزله در نزدیکی و یا خود این اتصالات، محققان به بررسی رفتار این اتصالات پرداخته و مدلهای رفتاری مختلفی برای بررسی این اتصالات ارائه نمودهاند. به طورکلی، رفتار قاب خمشی به عملکرد و جزئیات اتصالات آن وابسته میباشد.[۱] اتصالات از جمله مهمترین بخشها در سازههای فلزی هستند که در این میان، اتصال صفحهستون۱ یکی از مهمترین آنهاست.

اهمیت این اتصال بدلیل تأثیر قابل توجه آن بر رفتار کلی سازه و همچنین اندرکنش غیرخطی اجزای تشکیلدهندهی آن خواهد بود. در مناطق لرزه-

خیز، عمدتاً از صفحهستون برای انتقال بار محوری، برش و لنگر خمشی از سازه به فونداسیون استفاده میشود. در شکل((۱ نمونهای از این اتصال نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود، این اتصال شامل چند قسمت از جمله ستون، صفحهستون، بولتها۲، گروت۳ و پی بتنی۴ خواهد بود. در نتیجه، پاسخ این اتصالات (مقاومت و سختی) با اندرکنش بخشهای مختلف آن کنترل میگردد.

-۱-۱ پیشینه تحقیقات ش

تحقیقات زیادی در مورد نحوه طراحی و بررسی اندرکنش اجزای مختلف اتصالات صفحهستون انجام شده است. در این میان، مطالعات آزمایشگاهی دیولف و ساریسلی[۲]، تامبیراتنام و پاراماسیوام[۳]، بوردا و ایتانی[۴] و آستانه و برگسما[۵] منجر به گسترش روشهایی(برای مثال دریک و الکین([۶] برای تعیین مقاومت این اتصالات شد. در سال۱۹۹۰ انجمن فولاد آمریکا۵ گزارشی توسط دیولف و ریکر ارائه نمود. در این

Base Plate Anchor Rods Grout

Concrete Foundation American Institute of Steel Construction (AISC)

۱

۲

۳

۴

۵

١

پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور

۱۱، ۱۲ و ۱۳ شهریورماه ۱۳۹۳، دانشگاه ارومیه

گزارش به عنوان بخشی از راهنمای طراحی سازههای فولادی آمریکا۶، خلاصهای از اطلاعات مربوط به طراحی کفستونهای تحت اثر بارمحوری و خمش گردآوری شده بود. بدلیل کمبود مطالعات آزمایشگاهی، این گزارش در بخش بارگذاری برشی دارای نواقصی بود. در سال ۲۰۰۶ ویرایش جدید راهنمای طراحی، توسط فیشر و کلیویبر ارائه گردید. در این راهنما اطلاعات جدیدی به منظور طراحی برشی ارائه گردید.[۷] به عبارتی تحقیقات مذکور با ارائه راهنمای طراحی سازههای فولادی۷ توسط فیشر و کلویبر[۸] به اوج خود رسید.

ستون فولادی

کف ستون ( صفحه ستون )
گروت

پی بتنی

بولتها

شکل-۱ نمایی از اجزای تشکیلدهنده اتصالات کفستون در سازه فولادی

مطالعات بعدی از جمله تحقیقات گومز و همکارانش[۹]، در جهت اصلاح روشهای ارائه شده بود. ارموپولوس و استاماتوپولوس[۱۰]، سالمون و همکارانش[۱۱] و اخیراً کانویند و همکارانش[۱۲]، با درنظر گرفتن اندرکنش بین اجزای مختلف این اتصالات، روشهای تحلیلی جدیدی ارائه نمودند که با نتایج آزمایشگاهی تطابق قابل قبولی دارد. به منظور طراحی این اتصال، ابتدا باید نحوه توزیع تنش در زیر کفستون تعیین گردد. با دسترسی به اگوی خط تسلیم۸ و شدت تنش توزیع شده، با بکارگیری روشهای مختلف تحلیل سازه، میتوان تنشهای بحرانی در کفستون را محاسبه و بر اساس آن، به طراحی کفستون اقدام نمود. بهعبارتی یکی از پارامترهای مهم طراحی, حداکثر تنش و نحوه توزیع کلی تنش در زیر کفستون خواهد بود.

مطابق شکل((۲، در مطالعات مذکور، روشهای تعیین مقاومت، مبتنی بر فرض توزیع ثابت و یا خطی تنش در زیر کفستون بوده و از طرفی، در این مطالعات، مد خرابی در صفحه ستون فرض شده است (شکل و موقعیت خط تسلیم). این توزیع تنش و مد خرابی، به وسیله اندرکنش پیچیده بین اجزای مختلف اتصال، از جمله لغزش و تماس و همچنین رفتار غیرخطی گروت، بتن و فولاد کنترل میشود. به عنوان مثال، مطابق بررسیهای ارموپولوس و استاماتوپولوس[۱۰]، توزیع تنش در زیر صفحه ستون، نسبت به پارامترهایی مانند ضخامت ورق و همچنین نسبت سختی ورق به مصالح زیر صفحهستون بسیار حساس خواهد بود. همچنین بررسی این محققین نشان میدهد که در صفحات ضخیم، تمرکز تنش در زیر پنجه ورق۹ میباشد، این در حالی است که در صفحات نازکتر، توزیع تنش به صورت یکنواختتر خواهد بود. با وجود این مشاهدات، تمامی روشهای طراحی( مانند دریک و الکین[۷]، فیشر و کلویبر( [۸] با سادهسازیهایی، به بررسی توزیع تنش میپردازند که هیچکدام از این روشها با تغییر ضخامت صفحه تغییر نمیکنند. مشابه توزیع تنش، الگوی خط تسلیم و مقاومت آن نسبت به ابعاد ورق و نحوه چیدمان بولتها حساس میباشد، این در حالی است که در استانداردهای طراحی، عموماً، فرض بر موازی بودن خط تسلیم با بال ستون میباشد. احتمالاً این فرضها، بدلیل سادهسازی طراحی و عدم وجود روش دقیق در اندازهگیری توزیع تنش خواهد بود.

۶ AISC’s Steel Design Guide Series 1 7 American Institute of Steel Construction’s Steel Design Guide 8 Yield Line Pattern 9 Toe of the Plate

٢

پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور

۱۱، ۱۲ و ۱۳ شهریورماه ۱۳۹۳، دانشگاه ارومیه

شکل-۲ توزیع خطی و یکنواخت تنش در زیر صفحه ستون ش

-۲-۱ اهداف پژوهش

مطالعات پارامتریک با هدف بررسی مکانیزم خرابی اتصالات متداول در ایران، تحت اثر اندرکنش لنگر خمشی و برش انجام میشود. مطابق بخش۱، توزیع تنش در زیرصفحهستون، به اندازه قطعات اتصال از جمله اندازه ورق و ستون حساس میباشد. بنابراین مشاهده رفتار دقیق سازه با مدل مقیاس شده، قابل قبول نخواهد بود. بدین منظور در این پژوهش از روش اجزاءمحدود و شبیهسازی کامل اجزای اتصال به بررسی رفتار کف ستون پرداخته میشود. پس از طرح و معرفی مدلها، نمودار بار تغییرمکان و همچنین رفتار اجزای اتصال در نمونههای مختلف با هم مقایسه شده و تأثیر ضخامت اجزاء بر مکانیزم خرابی بررسی میگردد. شبیهسازی و تحلیل با استفاده از نرمافزار[۱۳] ABAQUS V.6.10 انجام خواهد شد. قابل ذکر است که در این پژوهش، هر دو رفتار غیرخطی مصالح۱۰ و غیرخطی هندسی۱۱ مدنظر قرار گرفته است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 9 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد