اثر ميانقابهاي آجري بر رفتار لرزه اي قاب هاي فولادي داراي اتصال خورجيني

اثر ميانقابهاي آجري بر رفتار لرزه اي قاب هاي فولادي داراي اتصال خورجيني

خلاصه
آيين نامه ها و دستورالعمل هاي موجود كه عمدتاً برگرفته از دستورالعمل هايي چونfema مي باشد، با توجه به ساخت و سازهاي سنتي ايران، به طور كامل پاسخگوي نيازهاي مهندسين ايراني نمي باشد. از جمله اين موارد، ساختمان هاي داراي قابهاي فولادي با اتصالات خورجيني مي باشد كه روند مشخصي به طور صريح براي مقاوم سازي آنها در دستورالعمل ها وجود ندارد. استفاده از راهكار پيشنهاد شده براي در نظر گرفتن ميانقاب بصورت المان قطري با مشخصاتي كه امروزه در دستورلعمل بهسازي ايران به طور صريح بدان اشاره شده است، در قاب هاي داراي اتصال خورجيني به دليل انعطاف پذير بودن اتصال، مورد ابهام است. در اين تحقيق آثار ميانقاب بر قاب محيطي بدست آمده از مدل سازي اجزاي محدود با جواب هاي بدست آمده از روش پيشنهادي دستورالعمل بهسازي كه بعلت عدم وجود روابط مشخص براي اتصال خورجيني، تا كنون براي اين اتصال نيز مورد استفاده قرار مي گرفته است، مقايسه گرديده است. بدين منظور ساختمان هاي نمونه اي با رعايت ضوابط موجود در آيين نامه 2800 مورد مدل شده و abaqus آناليز و طراحي قرار گرفته و سپس زيرمجموعه هايي از قاب هاي آنها با رعايت شرايط محيطي در نرم افزار اجزاي محدود اثرات وجود ميانقاب بر قاب پيراموني مورد بررسي قرار گرفته است. براي اطمينان از صحت نتايج بدست آمده، ابتدا قابي مشابه آزمايشات مسلم و همكارانش در سال 1997 در كاليفرنيا، مدل سازي شده و ميانقابي با همان مشخصات داده شده در اين سري آزمايشات به آن اضافه شده و جوابهاي بدست آمده از تحليل اجزاي محدود با مقادير بدست آمده از آزمايش، مورد مقايسه قرار گرفته است. با توجه به تطابق قابل قبول نتايج، اين روش مدلسازي براي آناليز يك قاب دو دهانه فولادي داراي اتصال خورجيني مورد استفاده قرار گرفته است.
كلماتكليدي: ميانقابمصالحآجري،اتصالخورجيني،تحليلفزايندهاستاتيكي
مقدمه
به علت فراواني استفاده از ميانقاب ها در ساختمان هاي متداول، مطالعه اثر ميانقاب بر رفتار سازه در هنگا م زلزله يك موضوع كاربردي و مهم مي باشد .سيستم تركيبي قاب و ميانقاب را قاب مركب مي نامند . تجربه هاي مربوط به زلزله هاي گوناگون نشان مي دهد كه ميانقاب ها تأثير بسيار مهمي در رفتار سازه ها در برابر زلزله دارند . هرچند وجود ميانقاب ها باعث افزايش سختي كل سازه م ي شوند، اما اين اثر آنها همواره جنبه مثبت ندارد . در سال هاي اخير تحقيقات وسيعي بر روي قاب هاي مركب انجام شده و در آيين نامه بهسازي ايران صريحاً به در نظر گرفتن ميانقاب ها به صورت المان قطري معادل با مشخصات هندسي و مصالح تعريف شده، اشاره شده است . ايده ميله معادل به جاي ميانقاب آجري براي اولين بار در سال 1960 توسط پولياكوف مطرح شد. [ 1]. پس از آن استافورد اسميت] 2و [3 و مينستون ] 4و [5 روش هايي براي ارائه خصوصيات ميله معادل ميانقاب پيشنهاد دادند .
صانعي نژاد و هابز[ 6]در سال 1995 روش جديدي را براي آناليز قاب هاي مركب فولادي داراي ميانقاب آجري يا بتني در برابر بارهاي درون صفحه اي ارائه نمودند. اين روش براي هر دو نوع رفتار ارتجاعي و خميري قاب هاي مركب با در نظر گرفتن شكل پذيري محدود مصالح ميانقاب ها معتبر مي باشد . روش پيشنهادي مقاومت و سختي ميانقاب و همچنين ظرفيت بارب ري تا ايجاد ترك قطري را محاسبه مي كند. تحقيقات بر روي آثار مختلف ميانقاب به صورت عملي و تئوري ادامه دارد با توجه به ساخت و سازهاي مرسوم در كشور ما آنچه حائز اهميت مي باشد تطابق نتايج اين تحقيقات با روش ها ي ساخت و مصالح مورد استفاده در ايران مي باشد. از جمله، چنين ساده سازي در مورد قاب هاي فولادي داراي اتصال خورجيني به علت انعطاف پذيري اتصال مورد ابهام است. يك روش مناسب براي بررسي اثر ميانقاب ها بر سازه هاي فولادي داراي اتصال خورجيني، انجام تحليل فزاينده بر روي اين سازه ها مي باشد.
اتصالخورجيني
اتصال خورجيني در ساختمان هاي فولادي متشكل از دو نبشي براي اتصال تير به ستون، در بالا و پائين هركدام از تيرها بوده كه براي پرهيز از جوش بالاسري معمولاً نبشي پائين بزرگتر از بال تيرآهن و نبشي بالا كوچكتر از بال تير آهن انتخاب م يگردد. علاوه بر اين در اين اتصال تيرها در محل اتصال قطع نشده و به صورت يكسره ادامه م ييابد و از نظر سهولت اجرا و افزايش باربري در مقابل بارهاي ثقلي مزيت قابل ملاحظ هاي دارا مي باشند. اتصال خورجيني با جزئيات متداول، در دست هبندي اتصالات بر اساس ميزان صلبيت، در دسته اتصالات نيمه صلب محسوب مي شوند آنچه حائز اهميت است، اينست كه موارد متعددي در مقاومت، سختي، نحوه شكست، چرخش تر كخوردگي و ديگر مشخصات اين اتصال م يتواند تأثيرگذار باشد. طول نبشي ها: در نتايج آزماي شهاي مزروعي-مصطفايي[ 7] ديده مي شود با دو برابر شدن طول نبش يها مقدار لنگر نهايي و لنگر متناظر با هر چرخش2.3 تا 2.5 برابر گرديده است، شماره مقاطع نبشي، شماره نبشي ها، نوع تقويت بكار رفته براي اين اتصال و مشخصات تقويت هاي بكار رفته، مقدار جوش ها، كيفيت جوش ها، نحوه جوشكاري، حذف نبشي بالا يا كوتاهتر كردن بال آن، نحوه قرار گرفتن تيرها روي نبشي ها )فاصله هريك از تيرها تا ستون و احياناً زاويه آنها با ستون)
در آزمايشات كرمي و مقدم[ 8] سختي اوليه اين نمونه ها برابر 1800 تن متر بر راديان انداز هگيري شده و اتصال در چرخش 0.035 راديان به لنگر نهايي 7/4 تن متر مي رسد. رفتار اين نمونه تا محدوده لنگر 3 تن متر خطي است. مشاهده مي شود كه با استفاده از ورق هاي بالا و پائين و ور قهاي جان، سختي اوليه بيش از 70 درصد و مقاومت نهايي حدود 25 درصد افزايش مي يابد. نمودارهاي بدست آمده توسط طاحوني و فرجودي[ 9] نشان مي دهد كه اتصالات خورجيني بنا بر جزئيات خود داراي 25 تا 80 درصد گيرداري م يباشند فروغي، زاهدي و برخورداري[ 10 ] ميزان اين گيرداري را حدود 90 درصد بر آورد كردند. فتحي و آقاكوچك[11 ] نشان دادند كه در صورت تأمين سختي بالاتر از 1000 تن متر بر راديان، رفتار سازه حساسيت چنداني به ميزان سختي اتصال ندارد. متأسفانه تحقيقات چنداني بر روي سختي قائم اتصال خورجيني وجود ندارد و بنابر اين از تنها مرجع موجود در اين زمينه كه مربوط به شكيب و سعادت نيا[ 12 ] مي باشد، استفاده شده است. با توجه به تحقيقات موجود براي ادامه كار از مشخصات زير براي اتصال خورجيني استفاده شده است ...