بخشی از مقاله
چکیده:
عملکرد اتصالات گیردار در قاب های خمشی از لحاظ لرزه ای دارای اهمیت به سزایی است.عدم ایجاد مفصل پلاستیک در اتصال،داشتن مقاومت برشی کافی در اتصال به بال تیر و مقاومت کششی کافی در اتصال به ستون از مواردی هستند که باید در مورد این نوع اتصال مورد توجه قرار گیرد.با توجه به عیب های موجود در این نوع اتصال، تلاش هایی در جهت مقاوم سازی ستون بال پهن - Hشکل - و هم چنین ستون های جعبه ای به علت فراگیر بودن آنها در خلا استفاده از ستون های بال پهن در ایران انجام شده است. روش های طراحی موجود در اجرا به طور دقیق استفاده نمی شود و هم چنین برای ستون های جعبه ای پیشنهادی ارائه نشده است.
نمونه هایی که در آزمایشگاه بررسی شده،عنوان و هم چنین بررسی های تحلیلی و عددی آنها نیز ذکر شده است.این آزمایش ها بهبود کامل رفتار اتصالات گیردار را نشان می دهد.البته نکات فنی مهمی باید در مسیر طراحی ورق های مثلثی در نظر گرفته شود تا از تشکیل مفصل پلاستیک در تیر ممانعت نکند.هم چنین بر اساس مطالعات صورت گرفته مقاوم سازی اتصالات با ستون های جعبه ای نیز به کمک این روش میسر می باشد.در مجموع به نظر می رسد این روش مقاوم سازی اتصالات برای تقویت کارایی خوبی دارد و می تواند در کشور مورد استفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی:اتصالات گیردار،مقاوم سازی،ورق مثلثی،Rib،مفصل پلاستیک
-1مقدمه:
عملکرد اتصالات گیردار همیشه مورد بحث بوده است . بعد از زلزله ی - Northridge - در سال1994 و خرابی های حاصل از آن،این بحث جدی تر شد.ترک هایی در بال های پائین ایجاد و در بال ستون نیز توزیع شدند - . - Chen and Lee and Lin, 2003,1419 بعد از این حادثه تلاش های فراوانی برای ارائه ی روشی مناسب در جهت اجرای اتصالات گیردار انجام شد و از طرفی هر یک از این روش ها معایب خود را دارند.جوش ورق روسری و زیرسری در ایران رایج مورد تائید آئین نامه اتصالات ایران می باشد.ترک های موجود در جوش های شیاری نفوذی برای اتصال ورق زیرسری و روسری به بال ستون،استفاده از الکترود نامناسب،جزئیات نامناسب اتصالات - ایجاد تمرکز تنش - از معایب این روش می باشد - مزروعی،قبادی،قاسمیه, . - 1389
بر اساس تحقیقات گذشته،رفتار جوش گوشه دو طرفه و یک طرفه تحت کشش متفاوت است.از طرفی جوش گوشه یک طرفه در مقایسه با جوش نفوذ کامل مقاومت کمتری دارد - قبادی،مزروعی،قاسمیه،. - 1389بنابراین باوجود این مشکلات،نیاز به مقاوم سازی آنها نیز حائز اهمیت به نظر می رسد.همه ی موارد ذکر شده مزید بر علت شد که با روش های نوین این نوع اتصال را باید تقویت کرد.مطالعات بر روی اتصالات گیردار تقویت شده با ورق مثلثی و Rib نشان می دهد که مکانیزم انتقال نیرو را نمی توان با تئوری کلاسیک تیرها به طور نسبی پیش بینی کرد . - Lee and Jung and Ho Oh and Sook Koo, 2005,108 -
یکی از این راهکارها،استفاده از ورق های مثلثی برای اتصال بال تیر به ستون می باشد.این روش مقاوم سازی خود به دو دسته تقسیم می شود : استفاده از ورق مثلثی برای اتصال تیر به ستون بال پهن و اتصال تیر به ستون جعبه ای می باشد.به طور کلی استفاده از ستون های بال پهن - H شکل - در آمریکا،اروپا و کشورهای آسیای شرقی متداول است این در حالی است که ستون های جعبه ای در ایران رایج است و مورد استفاده قرار می گیرد.با توجه به مطالعات chen و همکاران به روی شش قطعه به صورت آزمایشگاهی و تحلیلی به این نتیجه رسیدند که استفاده از یک قطعه ورق که شامل یک قسمت دارای انحنا و یک قسمت طولی مشخص باعث بهبود عملکرد لرزه ای این اتصال شده است.
قرار گرفتن در صفحه ی جان ستون و جان تیر و همچنین تشکیل مفصل پلاستیک دورتر از اتصال از مشاهدات این آزمایش بوده است.نکته ی قابل توجه در این نوع مقاوم سازی کاهش تنش های متمرکز در نزدیک سوراخ دسترسی جوش - - WAHمی باشد.روش دیگر در مقاوم سازی این نوع اتصال،استفاده از سخت کننده مثلثی است.این ایده توسط آزمایش چند نمونه،بررسی شده و نتایج آن نشان می دهد که تنش های به وجود آمده در سخت کننده کمتر از تنش های تسلیم بوده و مفصل پلاستیک،خارج از ناحیه اتصال قرار می گیرد . - Chen and Lu and Lin, 2005,704 - با مدل سازی و مطالعه عددی بر روی این نوع روش،اجزا محدود نیز بر این نتیجه صحه گذاشته و آن را تائید می کند.
ستون های جعبه ای در مناطق با لرزه خیزی بالا استفاده می شود،زیرا ظرفیت خمشی دو محوره قابل توجهی را دارا می باشد - Chen and Lin and Tsai, 2004,1889 - از آنجایی که تولید پروفیل های بال پهن - Hشکل - در ایران رونق ندارد،از ستون های جعبه ای استفاده می شود.استفاده از این روش مانند روش های دیگر دارای مزایا و معایب خاص خود می باشد برای مثال دور کردن محل تشکیل مفصل پلاستیک از مقابل ستون از مزایای آن می باشد و البته افزایش لنگر تیر در مقابل ستون و به تبع آن افزایش اندازه ستون برای تامین شرط ستون قوی-تیر ضعیف،افزایش لنگر نامتعادل در چشمه اتصال،افزایش چرخش مفصل پلاستیک مورد نیاز از معایب آن می باشد که باید توسط طراحان مورد نظر قرار گیرد . - Michel Bruneau, 2011,414 -
-2ادبیات فنی:
.1ورق:Rib
استفاده از Rib در اتصالات گیردار شامل نکات مهمی است که باید به آن اشاره شود. با توجه به شکلRib،این قطعه دارای دو قسمت طولی و دارای انحنا می باشد که هر کدام تا حدودی وظایفی مشخص بر عهده دارند.قسمت انحنادار وظیفه ی کاهش تنش های متمرکز ایجاد شده در قسمت سوراخ جوش - - WAHرا بر عهده دارد.این در حالی است که قسمت طولی با دور کردن مفصل پلاستیک از اتصال و از مقابل ستون،به کمک این نوع اتصال می آید.مطالعات صورت گرفته بر این نوع تقویت نشان می دهد که با قرار دادن یک قطعه Rib در صفحه ی جان تیر و جان ستون عملکرد بهتری را از قطعه می توان انتظار داشت.
.2ورق مثلثی:
هدف استفاده از ورق مثلثی همانند Rib یکسان می باشد با این تفاوت که این قطعه اساسا"ویژگی های منحصر به فرد خود را دارا می باشد.قسمت افقی این قطعه به دلیل اتصال به بال تیر تحت تنش های برشی قرار می گیرد و از طرفی قسمت قائم آن که به ورق ستون متصل می باشد،تحت تنش کشش و خمش است.طول این ابعاد باید طوری اختیار شود که قطعه عملکرد مثبت خود را نشان دهد.به عبارت دیگر با افزایش طول قسمت افقی قطعه نسبت به قسمت قائم آن،ورق ستون که در اتصال به قسمت قائم قطعه می باشد،به دلیل سطح مقطع کم انتقال نیرو تحت تنش های کششی شدیدی قرار می گیرد.از طرفی با افزایش طول قسمت قائم نسبت به قسمت طولی احتمال تشکیل مفصل پلاستیک در اتصال نیز به وجود می آید.بنابراین با توجه به موارد ذکر شده نیاز به ایجاد ارتباطی مشخص بین ابعاد قطعه مثلثی لازم به نظر می رسد.
-3مطالعه آزمایشگاهی:
برای نمونه آزمایشگاهی از تیر - W24*104 - استفاده شده است،البته در نمونه های تحلیلی از اندازه های کوچک هم استفاده شده است.نمونه ای از این اتصال در شکل زیر نشان داده شده است.
