لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

تحلیل سازه با رفتار واقعی اتصالات آن بسیار پیچیده است و به همین دلیل با تمهیداتی از جمله استفاده از مفهوم خط تیر، به هر اتصال، صلبیت خاصی را نسبت می دهند و بدین طریق آنها را دسته بندی می نمایند. در این تحقیق به بررسی اتصال نیمه صلب با ورق های سخت کننده در قسمت اتصال جان تیر به ستون پرداخته شده است. برای این کار از 64 مدل تحلیلی که در آن ابعاد ورق های سخت کننده از جمله ارتفاع، عرض و ضخامت تغییر می کند استفاده شده است. مشخصات مدل های تحلیلی که در نرم افزار آباکوس ساخته شده اند در همه حالت یکسان است. و در این مدل ها ارتفاع و عرض ورق های اتصال که جان تیر را از دو طرف در بر می گیرند داری 4 حالت متغیر برای ارتفاع، چهار حالت متغیر برای عرض و 4 حالت متغیر برای ضخامت در نظر گرفته شده است. اتصالات تحت آنالیز استاتیکی غیرخطی مدل شدند و نمودار لنگر- دوران برای هر حالت ترسیم گردید. بدین صورت رفتار اتصال نیمه صلب و تاثیر ورق های اتصال جان در عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با بررسی نتایج رابطه ای برای تخمین درصد گیرداری اتصال نیمه صلب ارائه گردید.

تحلیل و طراحی سازه های مشبک، معمولا با فرض عملکرد رفتاری اتصالات بصورت صلب یا مفصلی ساده می شود. در حالی که رفتار واقعی اتصالات بر هیچ یک از این دو محدوده رفتاری منطبق نمی باشد. رفتار واقعی اغلب اتصالات در عمل در جایی بین دو حالت فوق الذکر می افتد و رفتار حاصله به عملکرد رفتاری نیمه صلب موسوم می باشد. عموما از دو روش اصلی جایی در نظر گرفتن انعطاف پذیری اتصالات در تحلیل سازه ها به روش سختی استفاده می شود.- در روش اول، ماتریس های سختی اعضا چنان اصلاح می شوند که اثر نیمه صلبیتی اتصالات در دو انتهای آنها لحاظ شود.- در روش دوم فرض می شود که اتصال نیمه صلب بوسیله تعدادی فنر جایگزین شده است، بطوری که این فنرها بصورت المان هایی مستقل از هم رفتار می کنند.در این مطالعه از روش دوم فوق الذکر برای مدلسازی نیمه صلبیتی اتصال در درجه آزادی دورانی ناشی از خمش استفاده شده است و با این روش و به کمک برنامه المان محدود عمومی ANSYS اتصال نیمه صلب موسوم به MERO در سازه های فضاکار مدل گردید. جهت تایید صحت مدل پیشنهادی، نتایج بدست آمده در حالت استاتیکی و دینامیکی به ترتیب با نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفت، در ضمن بوسیله مدل پیشنهادی دو حالت حدی نیمه صلبیت، یعنی مفصل و صلب کامل نیز تشکیل و با مدل های مفصلی و صلبی که بدون المان های اتصال نیمه صلب ساخته شده اند مقایسه گردید، در این مطالعه از اثر میرایی در آنالیزها چشم پوشی شد. بر اساس این مطالعه نیمه صلبیتی اتصالات علاوه بر دامنه پاسخ بر فرکانس ارتعاشی سازه نیز تاثیرگذار است.

در بسیاری از طراحی ها فرض می شود که اتصالات تیر به ستون در قاب فولادی حالت گیردار یا مفصلی دارند، با اینکه در بسیاری از حالات، این اتصالات، حالتی گیردار یا مفصلی نداشته و به شکل نیمه صلب (نیمه گیردار) رفتار می کنند. مطالعاتی که اخیرا صورت گرفته به همراه توصیه های آئین نامه های جدید، بالاخص یوروکد  3و یوروکد 4، شامل روش ها و فرمول هایی جهت محاسبه و برآورد میزان مقاومت و سختی چشمه اتصال می باشند. با توجه به ضعف های مدل اتصال یوروکد، بایو و همکاران روش جدیدی بر مبنای مولفه های اتصال جهت مدلسازی اتصالات نیمه صلب داخلی و خارجی ارائه کردند که به روش المان صلیبی معروف می باشد و ضعف های روش یوروکد را مرتفع نموده است. مدلسازی غیرخطی نقش مهمی در تحلیل و طراحی سازه ها ایفا می کند و تحلیل استاتیکی غیرخطی نیز یک روش نسبتا ساده و موثر در تحلیل رفتاری سازه ها می باشد. در تحقیق پیش رو با استفاده از مدل اتصال صلیبی نیمه صلب و با استخراج یک ضریب غیرخطی اجزا، به تحلیل استاتیکی غیرخطی قاب ها، با دو نوع از اتصالات نیمه صلب شامل اتصال با ورق انتهایی و اتصال با نبشی نشیمن و فوقانی، در برابر دو نوع توزیع بارجانبی یکنواخت و مثلثی پرداخته می شود. نتایج گویای این مساله است که قاب های دارای اتصال تیر به ستون با نبشی نشیمن و فوقانی نسبت به اتصال با ورق انتهایی از سختی اولیه کمتری برخوردار بوده و اثر P-D ظرفیت باربری آن را بیشتر کاهش داده و این کاهش ظرفیت با افزایش تعداد طبقات سازه افزایش می یابد.

اتصالات به کار رفته در ساختمان­ ها ممکن است در یکی از رده­های صلب، نیمه صلب یا مفصل قرار داشته باشد. فرض رفتار کاملاً مفصل یا صلب برای یک اتصال ممکن است همیشه در راستای اطمینان در طراحی یک سازه نباشد به همین دلیل در این مطالعه سعی شد تا رفتار اتصالاتی که به طور معمول در ساخت وسازهای کشور مورد استفاده قرار گرفته بررسی شود. در مطالعات آزمایشگاهی به دلیل وجود برخی محدودیت­ ها همواره فرضیاتی در نظر گرفته می شود که ممکن است نتایج حاصل از یک آزمایش را تحت تأثیر قرار دهد به همین دلیل بهترین آزمایشگاه برای تعیین رفتار اعضای یک ساختمان بررسی آنها پس از تجربه یک زمین­ لرزه است. یکی زمین­ لرزه­ هایی که می توان از آن در بررسی رفتار اعضای یک ساختمان بهره جست زلزله سرپل ذهاب- ازگله است زیرا ساختمان­ های احداث شده در شهر سرپل ذهاب عموماً پس از جنگ بین کشور ایران و عراق (1359-1367) بوده که می توانند نماینده­ ای از ساختمان­ های مهندسی کشور باشند. هرچند چندین سال از احداث این ساختمان­ ها می گذرد ولی اتصالات به کار رفته در آنها همچنان در بسیاری از ساخت وسازهای کشور مورد استفاده قرار می گیرد. بر اساس مشاهدات میدانی، اتصالات مربوط به ساختمان­ های فولادی مناطق زلزله ­زده استان کرمانشاه را می توان به چهار گروه تقسیم کرد: 1- اتصال با ورق روسری و زیرسری به همراه سخت ­کننده؛  2- اتصال نشیمن­ ساده به همراه سخت­ کننده؛ 3- اتصال نشیمن­ ساده به همراه سخت کننده و ورق برشگیرجان؛ 4- اتصال ساده به همراه ورق واسط؛ در این مطالعه به منظور بررسی رفتار و آسیب­ های ایجاد شده ­ی این اتصالات در طول زلزله، مدل آزمایشگاهی هر گروه با مقیاس واقعی ساخته شد و تحت بارگذاری سیکلی منحنی لنگر-دوران آنها مشخص شد. بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات آزمایشگاهی دو اتصال گروه یک و چهار در رده اتصالات صلب قرار گرفت و دو گروه دو و سه در رده اتصالات نیمه­ صلب و شکننده ارزیابی شد. در نهایت برای تعیین رفتار این اتصالات در حالت آسیب­ دیده، منحنی هیسترزیس اتصالات مورد تحلیل قرار گرفت و پارامترهای اصلاح سختی، مقاومت و شکل­ پذیری استخراج شد. سپس دو سطح آسیب برای هر یک از چهار گروه اتصال در نظر گرفته و منحنی رفتاری آنها در هر یک از دو سطح آسیب ارائه شد.