از ابتدای ورود قاب های خمشی فولادی در ساختمان ها به عنوان سیستم باربر جانبی، انتظار بر عملکردی شکل پذیر در برابر بارهای لرزه ای از آنها بود. اما با وقوع زلزله سال ۱۹۹۴ نورثریج و یک سال بعد از آن زلزله کوبه ژاپن نشان داده شد که اتصالات صلب جوشی- پیچی (بال جوشی و جان پیچی)، دارای نقاط ضعفی در محل اتصال، به خصوص در محل جوش بال تحتانی تیر به ستون است. این مسئله در مواردی منجر به شکست هایی ترد در محل اتصال و از دست رفتن رفتار شکل پذیر در عضو شده بود. بعد از این وقایع مطالعات وسیعی بر روی اتصالات خمشی آغاز گردید و راهکارهای بسیاری ارائه گردید. اما ضرورتی که هنوز ادامه مطالعه بر این موضوع را توجیه می نماید غیر اقتصادی بودن اکثر این راهکار ها به خصوص برای پروژه های ساختمانی متداول کشور است. با توجه به عدم وجود سیستم های وسیع ساخت کارگاهی اسکلت فلزی در کشور و حساسیت های موجود در خصوص پایین نگه داشتن هزینه های ساخت، به نظر می رسد که ارائه نوع جدیدی از اتصالات با انطباق لازم با شرایط ساخت اسکلت در کشور می تواند در بهبود عملکرد سازه های فولادی در ایران موثر باشد. هدف اصلی پایان نامۀ حاضر معرفی نگرش جدیدی به اتصالات تیر به ستون است که با هزینه های کم و روش های ساده قابل ساخت باشد و بتواند رفتار شکل پذیر مناسب را برای اتصال فراهم سازد. در این نگرش سعی بر آن است که با ایجاد مفصل پلاستیک خمشی با طول بیشتر در مقایسه با سایر روش های معرفی شده به بهبود عملکرد مفصل اقدام گردد. همچنین در نظر است تا بدون استفاده از عملیات ماشین کاری گران قیمت و یا ایجاد سطوح با تمرکز تنش در بال تیر، تنها به جهت اطمینان از موقعیت و محل شروع مفصل پلاستیک به تضعیف موضعی محل خاصی از تیر اقدام گردد، به نحوی که این امر موقعیت مفصل پلاستیک را با توجه به ترکیبات مختلف بارگذاری ثقلی و جانبی همواره در محل مورد نظر از بر ستون تعیین نماید. تضعیف موضعی مقطع در این تحقیق از طریق جان مقطع صورت پذیرفته است.
نتایج عددی و دو تست آزمایشگاهی صورت گرفته حاکی از آن است که طرح ارائه شده علاوه بر پایایی رفتار غیر خطی، شکل پذیری بالا، اتلاف انرژی زیاد و مقاومت خوب دارای عملکرد خوبی در دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون است. همچنین اتصال پیشنهادی به جهت هندسه مقطع از بروز شکست های ترد در محل اتصالات جوشی تیر به ستون با کاهش تنش های این محدوده، پیشگیری می کند.
تحمل چرخش تا ۰/۰۸ رادیان در آزمایشات انجام گرفته بدون افت مقاومت قابل توجه (کمتر از ۲۰درصد)، این اتصال را در محدوده اتصالات قاب های خمشی ویژه قرار می دهد. اتصال گفته شده به جهت سهولت ساخت و اجرای آن قابلیت ممتازی در مقایسه با سایر اتصالات مشابه دارا است و امید است با تکمیل تحقیقات انجام گرفته شده بصورت عملی در ساخت سازهای اسکلت فلزی مقاوم در برابر زلزله بکار گرفته شود.
بررسی چگونگی بهبود عملکرد اتصالات صلب فلزی تیر به ستون/ناگهی محمود
/توسط Arash Eslamiاز ابتدای ورود قاب های خمشی فولادی در ساختمان ها به عنوان سیستم باربر جانبی، انتظار بر عملکردی شکل پذیر در برابر بارهای لرزه ای از آنها بود. اما با وقوع زلزله سال ۱۹۹۴ نورثریج و یک سال بعد از آن زلزله کوبه ژاپن نشان داده شد که اتصالات صلب جوشی- پیچی (بال جوشی و جان پیچی)، دارای نقاط ضعفی در محل اتصال، به خصوص در محل جوش بال تحتانی تیر به ستون است. این مسئله در مواردی منجر به شکست هایی ترد در محل اتصال و از دست رفتن رفتار شکل پذیر در عضو شده بود. بعد از این وقایع مطالعات وسیعی بر روی اتصالات خمشی آغاز گردید و راهکارهای بسیاری ارائه گردید. اما ضرورتی که هنوز ادامه مطالعه بر این موضوع را توجیه می نماید غیر اقتصادی بودن اکثر این راهکار ها به خصوص برای پروژه های ساختمانی متداول کشور است. با توجه به عدم وجود سیستم های وسیع ساخت کارگاهی اسکلت فلزی در کشور و حساسیت های موجود در خصوص پایین نگه داشتن هزینه های ساخت، به نظر می رسد که ارائه نوع جدیدی از اتصالات با انطباق لازم با شرایط ساخت اسکلت در کشور می تواند در بهبود عملکرد سازه های فولادی در ایران موثر باشد. هدف اصلی پایان نامۀ حاضر معرفی نگرش جدیدی به اتصالات تیر به ستون است که با هزینه های کم و روش های ساده قابل ساخت باشد و بتواند رفتار شکل پذیر مناسب را برای اتصال فراهم سازد. در این نگرش سعی بر آن است که با ایجاد مفصل پلاستیک خمشی با طول بیشتر در مقایسه با سایر روش های معرفی شده به بهبود عملکرد مفصل اقدام گردد. همچنین در نظر است تا بدون استفاده از عملیات ماشین کاری گران قیمت و یا ایجاد سطوح با تمرکز تنش در بال تیر، تنها به جهت اطمینان از موقعیت و محل شروع مفصل پلاستیک به تضعیف موضعی محل خاصی از تیر اقدام گردد، به نحوی که این امر موقعیت مفصل پلاستیک را با توجه به ترکیبات مختلف بارگذاری ثقلی و جانبی همواره در محل مورد نظر از بر ستون تعیین نماید. تضعیف موضعی مقطع در این تحقیق از طریق جان مقطع صورت پذیرفته است.
نتایج عددی و دو تست آزمایشگاهی صورت گرفته حاکی از آن است که طرح ارائه شده علاوه بر پایایی رفتار غیر خطی، شکل پذیری بالا، اتلاف انرژی زیاد و مقاومت خوب دارای عملکرد خوبی در دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون است. همچنین اتصال پیشنهادی به جهت هندسه مقطع از بروز شکست های ترد در محل اتصالات جوشی تیر به ستون با کاهش تنش های این محدوده، پیشگیری می کند.
تحمل چرخش تا ۰/۰۸ رادیان در آزمایشات انجام گرفته بدون افت مقاومت قابل توجه (کمتر از ۲۰درصد)، این اتصال را در محدوده اتصالات قاب های خمشی ویژه قرار می دهد. اتصال گفته شده به جهت سهولت ساخت و اجرای آن قابلیت ممتازی در مقایسه با سایر اتصالات مشابه دارا است و امید است با تکمیل تحقیقات انجام گرفته شده بصورت عملی در ساخت سازهای اسکلت فلزی مقاوم در برابر زلزله بکار گرفته شود.