بررسی اتصالات گیردار در اثر انفجار
بررسی اتصالات گیردار
در پدیده خرابی پیش رونده به دلیل تفاوت در ماهیت بارگذاری نسبت به بارهای سیکلی لرزهای انتظار میرود اتصالات در خرابی پیشرونده رفتار متفاوتی داشته باشند. تحقیقات پیشین در زمینه تاثیر اتصالات در آتشسوزی و شکل گیری خرابی پیشرونده اهمیت اتصالات را اینگونه بیان نمودهاند. در صورت فعال شدن رفتار زنجیرگونه در تیرها نیروی محوری زیادی در تیرها به وجود میآید. اگر اتصال بتواند در برابر این نیروی کششی مقاومت و شکلپذیری مناسبی از خود نشان بدهد با افزایش تغییر شکل قائم و جذب بیشتر انرژی از این طریق، از گسترش خرابی در سازه جلوگیری به عمل میآید.از آنجا که در طراحی اتصالات خمشی نیروی محوری در طراحی در نظر گرفته نمی شود، در صورت گسترش پدیده زنجیرهای و ایجاد نیروی محوری در تیر امکان گسیختگی اتصال و از دست رفتن مسیر انتقال بار وجود دارد. در همین راستا در زمینه رفتار زنجیره گونه در اتصالات آزمایشات و مدل سازیهای فراوانی موجود میباشد که از جمله این تحقیقات میتوان به موارد زیر اشاره کرد.
موسسه NIST با ارائه گزارش 1669 در سال 2010 با عنوان (An Experimental and Computational study of steel moment connections under column Removal) به بررسی دو اتصال گیردار WUF-B و RBSر با مدل سازی آزمایشگاهی و اجزا محدودی پرداخته است.
اتصال WUF-B
در اتصال WUF-B در اثر تغییر شکل نهایی (495mm) و تغییر زاویه (0.081 rad) گسیختگی اتصال مشاهده گردید که در این حالت نیروی نهایی برابر (890 kN) است. توالی خرابی در اتصال در اثر کمانش موضعی بال بالایی تیر و پس از آن در اثر خرابی برشی پیچها در محل اتصال جان تیر و ورق برشی جان در وسط و انتهای آن ادامه پیدا میکند. گسیختگی در اثر پارگی بال پایینی تیر در نزدیکی
سوراخ دسترسی جوش به وقوع میپیوندد. نتایج مشابه در شبیه سازی اجزا محدودی مشاهده گردیده است.
اتصال RBS
در آزمایش اتصال RBS تغییر شکل نهایی بیشتری نسبت به اتصال WUF-B مشاهده شد. در این آزمایش در اثر تغییر شکل نهایی (851 mm) و تغییر زاویه (0.14 rad) با اعمال بار نهایی (1780 kN) گسیختگی در اتصال رخ داد. خرابی در اثر پارگی در ورق پایینی در محل وسط مقطع کاهش یافته جایی که کمترین سطح مقطع وجود دارد رخ میدهد. در اثر گسترش شکست در جان تیر توانایی تحمل بار در تیر از بین میرود.
رفتار کلی دو اتصال مذکور تحت بارگذاری یکنواخت در ابتدا توسط خمش کنترل میشود و با افزایش تغییر مکان قائم، اتصال وارد مرحله غیرخطی می شود. تداوم افزایش تغییر مکان قائم سبب ایجاد نیروی کششی در اتصال شده که با افزایش آن در محلی که اتصال توانایی تحمل بیشتر، اندر کنش کشش و خمشی را ندارد گسیختگی روی میدهد.
همان طور که نشان داده شده است نتایج ظرفیت چرخش اتصال در آزمایش با موارد پیشنهادی FEMA برای زلزله مقایسه شده است آنچه که مبرهن است ظرفیت چرخش اتصال در حالت بارگذاری یکنواخت حدود دو برابر بارهای لرزه ای میباشد که میتوان ناشی از موارد زیر باشد.
- در بارگذاری لرزه ای، رفتار سیکلیک سبب کاهش شدید مقاومت و سختی میگردد.
- رفتار متفاوت اتصال در باربری، حالت لرزهای در اتصال خمش خالص ایجاد میگردد ولی در بارگذاری یکنواخت اندرکنش خمش و کشش وجود دارد.
|
نتایج آزمایش بارگذاری یکنواخت |
نتایج لرزهای FEMA 350 | نوع اتصال |
| 081/0 | 047/0 | WUF-B |
| 140/0 | 073/0 | RBS |
اتصال Flush End Plate
همانطور که نشان داده شده است مود گسیختگی این اتصال در اثر نازک شدگی و پارگی پیچها در نزدیکی بال پایینی اتصال میباشد.
برای بررسی تاثیر تعداد ردیف پیچ بر ظرفیت اتصال در مقایسه این اتصال با اتصال چهار ردیف پیچ، اوج اولیه نمودار لنگر- انحنا، ناحیه ای که مربوط به رفتار خمشی اتصال است در اتصال چهار ردیفه افزایش قابل توجهی پیدا میکند. با افزایش تغییر شکلها و شروع رفتار زنجیرگونه اوج دوم اتصال که مربوط به رفتار اندرکششی کشش و خمش اتصال است نسبت به اتصال سه ردیفه افزایش کمتری دارد. توجیه این رفتار، ظرفیت کمتر چرخشی اتصال چهار پیچه میباشد. همان طور که نشان داده شده است با نزدیک کردن پیچها به مرکز اتصال ظرفیت چرخشی اتصال در تغییر شکلهای بزرگ افزایش می یابد.
اتصال Extended end Plate
این اتصال در اثر پارگی جوش در محل اتصال به ورق سر در بال پایینی گسیخته میشود. از آن جا که در اطراف جوش در اثر جوشکاری (HAZ) به صورت موضعی خواص مواد تغییر میکند، سبب کاهش شکل پذیری جوش میگردد. همچنین نمودار بار تغییر مکان برای نمونه آزمایشگاهی و آنالیز دینامیکی صریح و استاتیکی نشان داده شده است.
نتایج این تحقیق در مقایسه با ضوابط استانداردهای خرابی پیش رونده برای اتصالات تفاوت بسیار زیادی را نشان میدهد. تفاوت به وجود آمده در ظرفیت نهایی اتصال به دلیل استفاده آیین نامه های خرابی پیشرونده از ضوابط لرزهای میباشد. در جدول ذیل تفاوت مقادیر به دست آمده از این تحقیق و آیین نامه UFC و ASCE41 را نشان داده شده است.
