بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با توجه ویژه به اتصال میانی، آنالیز پایداری سیستم بادبندی ضربدری انجام شده و یک شیوه ساده و مفید برای اجرای اتصال میانی جهت بهبود رفتار کمانشی و افزایش ظرفیت باربری آن پیشنهاد گردیده است . مطابق دتایلهای پیشنهادی در مراجع معتبر و روش رایج در اجرای بادبندی ضربدری، جفت پروفیل یکی ازاعضای قطری در نقطه تلاقی دو قطر قطع گردیده و جفت پروفیل عضو قطری دیگر پیوسته باقی میماند و از صفحه لچکی میانی برای اتصال عضو منقطع استفاده می شود.
در روش پیشنهادی از هر عضو قطری فقط یک پروفیل قطع شده و پروفیل دیگر پیوسته باقی می ماند. با توجه به شیوه اجرای اتصال، نقطه میانی اعضای قطری به سه شکل پیوسته، مفصلی و نیمه پیوسته مدل شده و نتایج حاصل برای بعضی حالتهای کاربردی به صورت جدول و منحنی نمایش داده شده است. سپس برای وضعیتهای ممکن ناشی از شیوه اجرای اتصال میانی و جهت اثر نیروی جانبی آزمایشهای عملی انجام شده و با نتایج تئوری مقایسه گردیده و در موردی که لازم بوده مطالعات تئوری تکمیلتر شده است.
در آزمایشهای مربوط به اتصال رایج در وضعیتی که عضو قطری منقطع تحت فشار قرار می گیرد، کمانش عضو منقطع فشاری توأم با پیچش عضو ممتد کششی مشاهده شده است. این ضعف پیچشی در اتصال رایج مورد بررسی دقیقتری قرار گرفته و نقش کاهنده آن در ظرفیت باربری بادبندی ضربدری آشکار گردیده است. نتایج مطالعات تئوری و تجربی نشان می دهد که اتصال میانی و شیوه اجرای آن بر ضریب طول موثرکمانش اعضای قطری و در نتیجه بر ظرفیت باربری سیستم بادبندی ضربدری تاثیر قابل توجهی دارد و باید درطراحی این نوع سیستم مورد توجه قرار گیرد. با استفاده از شیوه پیشنهادی ، ضمن اصلاح ضعف پیچشی اتصال میانی، میتوان ضریب طول موثر اعضای قطری بادبندی را حدود ٥٢/٠ تا ٦/٠ در نظر گرفت.
١ مقدمه
با توجه به تاثیر متناوب نیروهای زلزله و همچنین عمل همزمان اعضای فشاری و کششی درسیستم بادبندی ضربدری، طراحی این نوع سیستم به لاغری اعضای قطری بستگی دارد و یک ارزیابی دقیقتر از ضریب طول موثر کمانش لازم و ضروری به نظر می رسد. این کار با آنالیز پایداری خارج از صفحه بادبندیهای ضربدری انجام میشود چون در کمانش داخل صفحه ، اتصالات گوشه نسبت به کمانش خارج از صفحه گیرداری بیشتری دارند و همچنین عضو کششی در نقطه میانی به صورت محوری کار میکند. مطالعات زیادی رویکمانش خارج از صفحه اعضای بادبندی ضربدری با تمرکز در اتصال گوشه انجام شده و مقادیر مختلفی را برای ضریب طول موثر نتیجه داده است
یکی از عوامل مهمی که میتواند بر پایداری بادبندیهای ضربدری تأثیر بگذارد و در مطالعات انجام یافته توجه کافی به آن نشده، اتصال میانی و شیوه اجرای آن می باشد. اتصال میانی باعث می گردد که سختیِ خمشیِ عضو کششی در نقطه میانی به صورت تکیهگاه جانبی ارتجاعی برای عضو فشاری عمل کند.با افزایش مقدار نیروی کششی، سختی تکیه گاه مفروض افزایش مییابد بعبارت دیگر اتصال میانی باعث بوجود آمدن اندرکنش بین عضو کششی و فشاری میگردد. در حال حاضر بیشتر طراحها و مهندسین عمران ضریب طول موثر ٦٧/٠تا ٧٥ /٠ را برای طراحی بادبندیهای ضربدری در نظر می گیرند که مقدار دقیقی نمی باشد.
در این مقاله با فرض اتصال مفصلی دو انتهای اعضای قطری، اتصال میانی این نوع بادبندیها مورد بررسی قرار گرفته و یک شیوه ساده برای اجرای اتصال میانی جهت بهبود وضعیت موجود پیشنهاد گردیده است.
٢ تحلیل پایداری بادبندیهای ضربدری با اتصال میانی رایج
اگر اعضای قطری بادبندی ضربدری به صورت تک پروفیل طراحی شوند هردو عضو از طرفین صفحه اتصال میانی عبور میکنند ودر نقطه تلاقی مشکل ناپیوستگی اعضاﺀ بوجود نمیآید - شکل ١- الف - . در این حالت سیستم نسبت به جهت نیروی جانبی متقارن عمل می کند. ولی در ساختمانهای فلزی متعارف بدلیل بزرگ بودن مقدار نیروی جانبی اغلب از مقاطع جفت پروفیل استفاده میشود چون نسبت به مقاطع تکپروفیل شعاع ﮊیراسیون بزرگتری داشته و درکمانش خارج از صفحه متقارن می باشند.
در اتصال میانی رایج برای این حالت مطابق جزئیاتیکه در نشریات معتبر ارائه شده ]٢و٣[ جفت پروفیل یک عضو قطری قطع شده و جفت پروفیل عضو قطری دیگر بصورت پیوسته از وسط آنها عبور میکند - شکل ١- ب - .در این نوع اتصال صفحه میانی مستطیل شکل بوده و سیستم نسبت به جهت نیروی جانبی متقارن نمی باشد.
الف تک پروفیل ب جفت پروفیل
شکل ١: اتصال میانی رایج
در مراجع ]١ و٤[ پایداری اعضای قطری بادبند ضربدری به تفکیک برای سه حالت - ١ هردو عضو قطری پیوسته، ٢ عضو قطری پیوسته تحت فشار، ٣ عضو قطری ناپیوسته تحت فشار - مورد بررسی قرارگرفتهاست. در بادبندیهای ضربدری با اعضای جفت پروفیل، حالت٢ و ٣ بطور متناوب رخ میدهد که بزرگترین مقدار k تعیینکننده خواهد بود. نتایج حاصل بر حسب نسبت نیروی کششی به فشاری در نمودار شکل - ٢ - آمده و نشان میدهدکه ناپیوستگی اعضاﺀ باعث افزایش ضریب طول موثر و کاهش ظرفیت باربری بادبندی ضربدری میشود.
شکل٢: نمودار تغییرات k برای اتصال رایج
٣ تحلیل پایداری بادبندیهای ضربدری با اتصال میانی نیمه گیردار
سختی خمشی صفحه اتصال میانی در مقایسه با پروفیلهای قطع شده بسیار کوچک می باشد بطوریکه در قسمتهای قبل از گیرداری اندک اتصال میانی صرفنظر شده و اتصال دو قسمت عضو ناپیوسته مفصلی فرض شده است . ولی با اجرای یک شیوه بسیار ساده و مناسب می توان سختی خمشی اتصال میانی را در حد قابلتوجهی افزایش داد .در اینشیوه ازهریک از اعضای قطری یک پروفیل قطع شده و پروفیل بعدی از میان پروفیل منقطع قطر دیگر بصورت پیوسته رد می شود و هر قطر شامل یک پروفیل پیوسته و یک پروفیل ناپیوسته است - شکل٣ - . در این حالت اتصال متقارن و صفحه اتصال مربع شکل بوده و هر دو قطر در محل اتصال نیمهپیوسته و نیمهگیردار میباشد .حالت نیمهگیرداری اعضا بوسیله یک فنربا سختی دورانی β مدل میگردد.
در مراجع ]١و٤[ معادلات پایداری برای این وضعیت تهیه و نتیجه حل معادلات درنمودار شکل - ٤ - بر حسب β0 βEIL و نسبت نیرویکششی به فشاری آمده است. جدول و نمودار مذکور نشان می دهد برای نسبت ثابت T با افزایش سختی خمشی اتصال میانی، ضریب طول موثر کمانش کاهش پیدا میکند
بطوری که برای مقادیر خیلی بزرگβ0 ، ضریب طول موثر به سمت مهاربندیهای ضربدری با دو قطر پیوسته میل میکند. واضح است که اندازه صفحه اتصال میانی و ضخامت آن ، ممان اینرسی اعضای قطری ، عرض بال داخل صفحه اعضای قطری و فاصله بین عضو قطری منقطع و ممتد - gap - ، در اندازه β0 تاثیر دارند ومقدار آن بسادگی با استفاده از روشهای تحلیل سازه بدست می آید.
