چکیده

اتصالات در قاب هاي خمشی سازه هاي فولادي نقش بحرانی را ایفا مـی کننـد، در واقـع عملکـرد صـحیح قـاب مستلزم عملکرد مطلوب اتصال آن میباشد، پس از زلزله نورثریج ۱۹۹۴ آمریکا و بروز شکسـت در ایـن اتصـالات، دیدگاه طراحی اتصالات در سطح دنیا به سمت دیدگاه تعیین محل مفصل پلاستیک توسط .طـراحدر پـیش رفـت کشور ما اتصالات هنوزاکثراً بصورت سنتی طراحی میشوند قطعاًو مشکل شکسـت اتصـال و انهـدام سـازه را در
هنگام وقوع زلزله هاي قریب الوقوع خواهند داشت لذا نیاز مقـاوم سـازي اتصـالات موجـود و طراحـی جزئیـات

اتصالی مناسب به شدت احساس میشود. در این مطالعه ضمن بیان مشکلات طراحی و اجرایی اتصالات رایج ورق زیرسري و روسري (در اصطلاح کله گاوي) به چگونگی تقویت ایـن اتصـال توسـطمکمـلسـخت کننـده هـاي پرداخته شده است. همچنین جزئیات اتصال نوین تیر-به-ستون با سخت کننده هاي مکمل مطرح و عملکـرد ایـن اتصال در زیر بارگذاري سیکلیک مورد ارزیابی و رفتار سنجی قرار گرفته است. سخت کننده هاي مکمل بصـورت

موازي در دو طرف جان تیر و به موازات آن اجرا می شـوند. مدلسـازي هـا در محـیط نـرم افـزار اجـزاء محـدود
ANSYS توسط المان هاي SHELL انجام گرفته است. نتایج بیانگر کـاهش تـنش در محـل اتصـال ورق هـاي زیرسري و روسري به وجه ستون در اتصالات کلـه گـاوي مـی باشـد، همچنـین جزئیـات نـوین اتصـال خمشـی
تیر-به-ستون مقاوم سازي شده توسط سخت کننده هاي مکمل بخوبی محـل مفصـل پلاسـتیک را بـه داخـل تیـر

هدایت میکند و عملکرد مطلوبی در زیر بارگذاري چرخه اي با سیکل هـاي حلقـه اي مـنظم و قابلیـت اسـتهلاك انرژي بالا از خود نشان می دهد.

واژگان کلیدي:

اتصال تیر-به-ستون، سخت کننده هاي مکمل، بارگذاري سیکلیک، مفصل پلاستیک، اتصالات خمشی

.۱ به سفارش معاونت مهندسی و پدافند غیر عامل، saman_zarsav@yahoo.com

١

مقدمه
قابهاي خمشی فولادي یکی از رایجترین سیستمهاي سازهاي متداول در ساختمانهاي کوتاه، متوسط و بلند مرتبه میباشـند کـه

مورد توجه مهندسین طراح در نواحی پرخطر زلزله قرار گرفته است. علت این امر نیز بیشتر شکلپذیري ذاتی مصالح فولادي و نیز تـأثیر آن در شـکلپـذیري کلـی سـازه مـیباشـد. طراحـی سـنتی اتصـال تیـر-بـه-سـتون بـر پایــه نظریـه خمـش سـاده تیـر

استوار میباشد که در آن فرض براین است که لنگر تیر توسط کوپل جفت نیرویی در بالهاي آن و بـرش از طریـق جـان تیـر بـه
ستون منتقل میگردد، اما تحقیقات و مطالعات اخیر نشان میدهد؛ فرضیه فـوق واقـعگرایانـه نیسـت(٢٠١٤ (Arlekar and Murty,

در حالت اتصالتیر I شکل به ستون I شکل هر دو جان در یک صفحه قرار میگیرند. در صورتی که، در اتصـالبـه تیـر I شـکل

ستون با مقطع مرکب از پروفیل I شکل یا ستون جعبهاي، این صفحات نسبت به هم فاصله دارنـد. بنـابراین، تفـاوتهـاي رفتـاري روشنی بین این دو نوع اتصال وجود دارد. استفاده از صفحههاي پیوستگی جان در داخل مقطع ستونهاي قوطی شکل در سالهاي

اخیــر مــورد توجــه برخــی از محققــان قــرار گرفتــه اســت و طــرحهــاي مختلفــی بــراي دســتیابی بــه اتصــالی ایــدهآل تهیــه

گردیده است(٢٠٠٦ (Mirghaderi and Moradi,، (٢٠١٠ (Mirghaderi et al,

استفاده از صفحههاي پیوستگی جان و بال تیر در داخل ستونهاي جعبهاي فرآیندي پرهزینه محسوب میگردد. بنابراین، استفاده از سختکنندههاي بیرونی به منظور تأمین مسیر روان براي انتقال بار از تیـر بـه سـتون توسـط محققـان زیـادي توصـیه شـده اسـت.

شانمونگام و همکاران(١٩٩٣ (Lee et al, ، (١٩٩١ (Ting et al, رفتار اتصالهاي تیر به ستونهاي جعبـهاي تقویـت شـده بـا انـواع سختکنندههاي مختلف بیرونی را مطالعه کردهاند. مطابق با نتایج آنها، اتصالهاي تقویت شده با سختکنندههاي T شـکل بهتـرین

عملکرد را نشان میدهند. همچنین، ابوالمعالی و همکاران(٢٠٠٩ (Ghobadi et al, و کیامنش و همکاران(٢٠١٠ (Kiamanesh et al,

با انجام مطالعهاي تحلیلی و تجربی بر روي اتصالهاي تقویت شده با سختکنندههاي T شکل رابطهاي بین ظرفیت برشی و نسبت ابعاد جزء افقی سختکننده T ارایه دادهاند. استفاده از ورقهاي سختکننده مورب جان (تیر) به جان (ستون) به همـراه ورقهـاي محیطی ستون در اتصالهاي تیر I شکل به ستون جعبهاي، اتصال با بیشترین سختی و جذب انرژي را نتیجه میدهد و براي استفاده در قابهاي ویژه لرزهاي مناسب میباشد.(٢٠٠٨ (Goswami, ، (٢٠٠٨ (Goswami and Murty, مطابق بـا نتـایج بدسـت آمـده از

مطالعــات تحلیلــی و تجربــی دیلمــی و همکــاران بــر روي اتصــالهــاي تیــر I شــکل بــه ســتون مرکــب از مقطــع I (٢٠٠٨ , ( Deylami and Yakhchalian ,(٢٠٠٨, (Deylami and Shiravand، مناسبترین روش انتقال بـار از تیـر بـه سـتون
استفاده از صفحههاي بیرونی به موازات جان تیر و ستون پیشنهاد شده است.