بخشی از مقاله
چکیده
یکی از انواع اتصالات تیر به ستون اتصال با نبشی نشیمن میباشد که این اتصال در گروه اتصالات مفصلی قرار دارد. دراین اتصال تیر بر روی یک نبشی نشیمن قرار میگیرد. وظیفه این اتصال تنها انتقال واکنش قائم تکیهگاهی است . بنابراین نباید در انتهای تیر گیرداری قابل توجهی ایجادکند. به منظور ایجاد پایداری کافی برای اتصال همیشه بعداز نصب تیر بر روی نبشی نشیمن یک نبشی ضعیف به بال فوقانی تیروستون جوش می دهند.
در محیطهای کارگاهی در برخی موارد جهت تقویت نبشی نشیمن بهدلیل خطاهای اجرایی مانند جوش مشکلدار، یا اضافه کردن بار بر روی اتصال طراحی شده برای یک بار خاص، جهت تقویت از لچکی در زیر نبشی نشیمن استفاده میگردد. در این تحقیق با استفاده از مدلسازی المان محدود درنرم افزار ANSYS تاثیر اضافه کردن لچکی به نبشی نشیمن طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت و عملکرد اتصال اصلی طراحی شده با اتصال دارای لچکی در مواردی مانند تغییرشکل نهایی، درصدگیرداری،سختی دورانی و شکلپذیری مقایسه شد. نتیجه این تحقیق نشان داد اضافه کردن لچکی تا حدودی لنگر انتقال یافته به ستون و درصد گیرداری را تحت تاثیر قرار میدهد.
-1 مقدمه
مهمترین نقش را در یک سازه اتصال بر عهده دارد،که ارتباط اجزای مختلف با یکدیگر است. بنابراین بوجود آمدن خرابی در یک اتصال باعث اختلال عملکرد در سایر اعضای سازه خواهد شد. حجم بالایی از آسیب انواع سیستم های سازه ای را اتصالات تشکیل میدهند که این امر بیانگر اینست که در طراحی و نظارت باید دقت کافی داشت. لذا برای دستیابی به یک سازه ایده آل لازم است اعضای اصلی آن نظیر تیر و ستون بطور مناسبی به یکدیگر متصل شوند. یکی از اتصالات تیر به ستون اتصال با نبشی نشیمن میباشد.
در این اتصال تیر بر روی یک نبشی نشیمن قرار میگیرد. وظیفه این اتصال تنها انتقال واکنش قائم تکیه گاهی است. بنابراین اتصال نباید در انتهای تیر گیرداری قابل توجهی ایجاد کند. به منظور دادن پایداری کافی به تیر، همیشه بعد ازنصب تیر بر روی نبشی نشیمن یک نبشی ضعیف - انعطاف پذیر - به بال فوقانی تیر و به ستون جوش میدهند. دراتصال با نبشی نشیمن درجه صلبیت بطور معمول به ابعاد نبشی های اتصال، طول دهانه، مقطع تیر و پارامترهای دیگر بستگی دارد. اینگونه اتصالات لنگر خمشی ناچیزی را انتقال می دهند و از آن بعنوان یک اتصال ساده نام میبرند.
در این تحقیق رفتار این اتصال با افزودن دو لچکی در زیر نبشی نشیمن مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقیقات اولیه توسط لی و گیبسون طی مقاله ای در سال 1936 نشان داد که اتصالات تیر به ستون توسط نبشی فوقانی جوش شده گیرداری نسبی را فراهم می آورد و میتوان از نبشی نشیمن نیز برای تحمل بارهای قائم استفاده کرد.[1] درسال1991 استپو و الیفریت روشی مبتنی برخطوط گسیختگی برای تعیین مقاومت خمشی جان ستون ارائه کردند.
درکشورمان صادقی وآقایی درسال1389به بررسی اتصال ساده تیر به ستون با پروفیل دوبل پرداختند. آنان یک اتصال ساده متداول را به روش اجزا محدود مدلسازی کرده، و با بررسی تنش ها به این نتیجه رسیدند که در طراحی این نوع اتصال بر خلاف نظریه خطوط گسیختگی استپو و الیفریت خمش گسیختگی در پایین نبشی مقادیر قابل توجهی نبود و میتوان آنها را در محاسبات نادیده گرفت. همچنین این نتیجه حاصل شد که بار محوری در تنش های ناحیه اتصال تاثیر حادی ندارد.
-2 انتخاب مدل
در این پژوهش مدل عددی یک نمونه اتصال نبشی نشیمن ساده در نرم افزار ANSYS ساخته شد و سپس نمونه دیگری با همین مشخصات که به آن لچکی در زیر نبشی نشیمن اضافه شده، ساخته ورفتار آن بررسی شد. مقاطع این اتصال طراحی شده عبارتند از:
IPE300 به عنوان تیر،IPB200 به عنوان ستون، نبشی بالاسریL80×80×8 به طول10 سانتیمتر و نبشی نشیمن L120×120×12 به طول17 سانتیمتر. طول تیر 378 سانتیمتر و طول ستون 3 متر درنظر گرفته شد - شکل. - 1 اتصال مذکور در مرجع برای بار سرویس10تن طراحی شده بود.
شکل -1 مشخصات اتصال طراحی شده
مصالح بهکار رفته شامل دو نوع فولاد میباشند. اجزای اصلی تشکیل دهنده همه اتصالها از فولاد نوع ST37 میباشد. الکترود جوش از نوع E60 که در بین ساختمانهای اسکلت فولادی جوشی متداول است درنظر گرفته شده است. رفتار تنش - کرنش و ضریب پواسون این مصالح درجداول 1 و2 و اشکال 2 و3 مشخص شده است.
جدول 1 -دادههای تنش کرنش و مشخصات مصالح فولادیST37 به کار رفته در نمونهها
شکل -2 نمودار تنش-کرنش فولاد بهکار رفته در اعضای اتصال
جدول -2 دادههای تنش- کرنش ومشخصات مصالح جوش
شکل -3 نمودار تنش- کرنش مصالح جوش الکترودE60
-3 مدلسازی
دراین پژوهش ابتدا یک نمونه اتصال نبشی نشیمن ساده انتخاب و مدل اجزای محدود آن در نرمافزار بههمراه نمونه دیگر با همان مشخصات قبلی و با افزودن لچکی به نبشی نشیمن ساخته شد. که هدف از اینکار بررسی تاثیر عملکرد اتصال ساده با افزودن لچکی و تغییرات بوجود آمده بر رفتار اتصال اصلی میباشد.
برای مدلسازی اجزای اصلی تیر، ستون و لچکی از المان SOLID185 استفاده شد که یک المان هشت گرهی است، بافرض رفتار غیرخطی هندسه ومصالح . از المان SOLID186 که یک المان بیست گرهی دارای گرههای میانی - Midsid Node - میباشد
