بخشی از مقاله
چکیده
امروزه بررسی ساز و کار خرابی پیش رونده و اثر آن بر المان های سازه ای به موضوعی مهم برای طراحان سازه تبدیل شده است.خرابی پیش رونده عبارتست از گسترش خرابی موضعی از المانی به المان دیگر که در نهایت منجر به خرابی کل سازه یا به وجود آمدن تغییر مکان های بزرگ می شود و می تواند پایداری کل سازه را تهدید کند.عناصر سازه ای همچون اتصالات سازه نقش مهمی در حفظ مقاومت سازه دربرابر پدیده خرابی پیش رونده ایفا می کنند.
در سناریو انفجار با حذف یک ستون کلیه بارهای طبقات بالاتر بر روی طبقه ای که ستون حذف شده وارد می شودو باعث خرابی سازه می شود،از آنجا که آسیب پذیری قاب گراویتی در انفجار بیشتر می باشد در این پژوهش تمرکز ما بر روی قابهای گراویتی بوده و اتصال مورد استفاده در این تحقیق اتصال با ورق برشی می باشد که برای تیرهای عمیق بررسی می شود.
دراین پژوهش مقایسه نتایج عددی به وسیله نرم افزار آباکوس انجام شده است.ابتدا با توجه به نمونه آزمایشگاهی مدلسازی المان محدود صحت سنجی شده است و سپس تاثیر پارامترهایی مانند تعداد پیچ و عمق تیر موردبررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست امده و مقایسه نمودار ها در مدل های مختلف مشخص می شود با افزایش تعداد پیچ ها و عمق تیر میزان نیرویی که سیستم میگیرد افزایش می یابد.
-1 مقدمه
در سازه های فولادی اتصال تیر به ستون از لحاظ سختی چرخشی و مقاومت خمشی به سه دسته گیردار،نیمه گیردار و ساده تقسیم بندی می شوند. دسته سوم اتصالات که اتصالات برشی هستند توسط آیین نامه سازه های فولادی آمریکا طراحی شدند.در این مقاله تمرکز ما بر روی اتصالات دسته سوم می باشد که فاکتورهای طراحی مقاومت و بارگذاری آنها به عنوان اتصالات قابهای ساده در دستورالعمل آیین نامه سازه های فولادی آمریکا آمده است.
اتصالات با ظرفیت ممانی کمتر از 20 درصد ظرفیت ممان پلاستیک تیر متصل به آن، اتصال برشی ساده نامیده می شوند.اگر زمانی یک انفجار در سازه رخ دهدیا یک برخورد ناگهانی اتفاق بیفتد این حادثه منجر به فروریختن کل سازه یا قسمت هایی از سازه می شود. بنابراین اتصال تیر به ستون نقش مهمی را در بازتوزیع نیروها در کل سازه ایفا می کند.
مصالح مورد استفاده در این مدل ها اغلب شامل فولاد A36 برای صفحه برشی، پیچ های با مقاومت بالا طبق استانداردASTM از نوع $325 و یا$490 می باشد.
-2 خلاصه ای از تحقیقات انجام شده توسط محققان
طبق دستورالعمل آئین نامه سازه های فولادی آمریکا [1] این اتصال خود به دو دسته اتصال مرسوم با ورق برشی - اتصال با ورق برشی تنها - و اتصال با ورق برشی بلند دسته بندی می شود. تمرکز این پژوهش بر روی اتصال با ورق برشی تک با سوراخ های استاندارد برای تیرهای عمیق می باشد.
در سال 2007 آستانه [6] گزارشی در رابطه با پیشگیری از خرابی پیش رونده در قاب های فولادی همراه با اتصالات برشی ارائه می دهد.او معتقد است که خسارت ناشی از انفجار در نزدیکی سازه در دو فاز اتفاق می افتد. فاز اول در لحظه انفجار و فاز دوم لحظه پس از انفجار می باشد که ساختمان بتواند در مقابل بار ثقلی وارد شده مقاومت کند و تا خارج شدن ساکنین فرو نریزد. آستانه رفتار یک تیر سه مفصل که از تیموشنکو استخراج شده است را مورد بررسی قرار می دهد که در شکل1قابل مشاهده می باشد. سپس رفتار این تیر به رفتار یک قسمت از سازه که ستون وسط خراب می شود بسط داده می شود.
شکل:1تیر سه مفصل تیموشینکو [6]
در این حالت سختی سیستم در مقابل جابه جایی عمودی ناشی از بار اعمالی با نیروی زنجیره ای T که در دو سمت تیر توسعه می یابد تامین می شود که مقدار این نیروی زنجیره ای براساس تعادل نیرو، در رابطه1 آورده شده است.
در سال 2011 دانشور و درایور به بررسی رفتار اتصال برشی تحت سناریو حذف ستون می پردازند ویافته های خود را در یک مقاله به چاپ می رسانند.تعاریف مدلسازی برای انجام آنالیزهای بسیار غیرخطی مورد بحث قرار گرفته و توصیه هایی جهت تایید نتایج بر اساس داده های آزمایشگاهی داده شده است . نمودارهای برش ، نیروی محوری و ممان در مقابل چرخش قطری برای نتایج عددی و آزمایشگاهی داده شده است و بر اساس آنها نتیجه گیری کرده است. در این مقاله مدل تامسون [4] 2009 طبق شکل2 جهت صحت سنجی نتایج استفاده شده است. 3 تست با اتصال 3 پیچه مورد آزمایش قرار می گیرند .
شکل:2مدل صحت سنجی تامسون
از مقایسه مدل های عددی و آزمایشگاهی به این نتیجه می رسیم که:
-1 اجزا محدود می تواند به عنوان یک ابزار دقیق برای رسیدن به پاسخ اتصالات فولادی ورق برشی در سناریو حذف ستون استفاده شود.
-2 تغییر شکل های غیر خطی شامل هندسه مصالح و شرایط مرزی مهمترین بحث در مدل اجزا محدود می باشند.
-3 قیود خارجی می توانند روی رفتار اتصالات تاثیر گذار باشند.
-4 مشخصات نمونه اجزاء محدودی مورد بررسی
این مدل طبق چهاردهمین ویرایش منوال آمریکا [2] برای بارگسترده و نقطه ای طراحی شده است.در نتیجه در این پژوهش 6 مدل جهت بررسی تاثیر پارامترهای ذکر شده بر اساس آئین نامه سازه های فولادی آمریکا [2] و دستورالعمل آن [1] طراحی شده و مشخصات آن ها در جدول 1 آورده شده است. این مدل ها به وسیله نرم افزار آباکوس مدلسازی شده و جهت بررسی مجدد پرامترهای مختلف، مورد تحلیل اجزاء محدود قرار گرفته شده اند.
جدول:1مشخصات نمونه های ساخته شده جهت بررسی
