انعطاف پذیری اتصالات لوله ای در محدوده خطی و غیر خطی

سازه های لوله ای با مقطع دایره و تیز گوشه (مربع یا مستطیل) به مقیاس وسیع در سازه های دریائی و یا خرپاهای فضاکار و منابع هوائی و خرپاها که برای سازه هایی با دهانه بلند و وزن سبک، پل ها و دکل های به آب اندازی کشتی ها و ... بکار برده می شوند. عوامل متعددی باعث شده است که کاربرد این سازه ها نسبت به سایر سازه ها با مقاطع غیر لوله ای ارجعیت داشته باشند از جمله امکانات جوشکاری برای اتصالات آنها-مقاومت پیچشی مناسب-تقارن مقطع-سادگی شکل و زیبائی ظاهری-کاهش سطح رنگ کاری و خوردگی-بهترین رفتار در مقابل نیروهای هیدرودینامیکی و یا ‏‎drag‎‏ نسبت به سایر مقاطع. در تحلیل ها سازه ها و از جمله سازه های دریائی ‏‎‎‏(سکوهای دریائی)، عمدتا انعطاف پذیری اتصالات در نظر گرفته نمی شود و فرض می گردد که محل گره اتصال به عنوان یک گره مستقل بوده و اعضا در آن نقطه به گره وصل می شوند این بدان معناست که گره به صورت صلب عمل می نماید و تغییر فرمهای اعضا در گره ها با هم برابر خواهند بود و تمام زوایای اعضا در محل اتصال به گره چه قبل از اعمال بار و چه بعد از اعمال بار ثابت باقی می ماند. ولی مشخص است که این برخورد مناسب نبوده و سازه به طور واقعی مدل نشده است چرا که در واقعیت بعد از اعمال بارگذاری ملاحظه می گردد که تغییر فرمها همان نبودهاست که در مدل گره صلب بدست آمده است. بیشتر آئین نامه های طراحی، انعطاف پذیری را مجاز می دانند (در آنالیزها) ولیکن انعطاف پذیری اتصالات را تعریف نمی کنند. در سازه های ساخته شده از اعضا لوله ای با اتصالات ساده (سخت شده)، اتصالات مقدار قابل توجهی انعطاف پذیری در محدوده الاستیک و الاستوپلاستیک دارند. این انعطاف پذیری رفتار متفاوتی در تغییر شکل ها و توزیع نیروهای داخلی و بارهای کمانشی و فرکانس های طبیعی سازه نسبت به حالتی که اثر انعطاف پذیری در نظر گرفته می شود، می گردد. اتصالاتی که در این تحقیق مورد مطالعه قرار گرفته اند از نوع ‏‎y,t,k‎‏ بوده اند که تحت بارگذاری خمشی و محوری قرار گرفته اند و با شبکه بندی اعضا فرعی و اصلی و با انجام تحلیل های خطی و غیر خطی با استفاده از المان های پوسته ای ‏‎(shell)‎‏ نازک، تغییر فرمهای ناحیه اتصال شامل تغییر مکانها و دوران ها تعیین شده و سپس با بررسی اثر پارامترهای هندسی روی انعطاف پذیری در محدوده پارامترهای تعریف شده، مطالعاتی صورت گرفته است. حاصل تحلیل های انجام شده دستیابی به روابط پارامتریک جهت محاسبه سختی اتصالات مورد مطالعه در محدوده خطی براساس پارامترهای بدون بعد موثر برای اتصالات ‏‎‎‏‏‎‎‏( ، ، ) می باشد. که توسط این روابط می توان سختی های خمشی و محوری مورد نیاز برای اتصالات ‏‎k,y,t‎‏ را بدست آورد. باتوجه به نتایج و نمودارهای نیرو، تغییر فرم، روابطی ریاضی جهت محاسبه نمودارهای نیرو، تغییر فرم برای اتصالات ‏‎y,t‎‏ در محدوده خطی و غیرخطی برای بارگذاری محوری و خمشی ارائه شده است که با توجه به روابط پارامتریک سختی اولیه و محاسبه ضرائب لازم روابط یاد شده برای هر اتصال بدست می آید. با توجه به این روابط رفتار و سختی اتصال بیان شده در محدوده خطی و غیر خطی قابل مطالعه می باشند. سپس با معرفی مدل ساده ای که در محدوده خطی نتایج حاصل از المان محدود را ارائه دهد و در محدوده غیر خطی پوشش مناسبی به فرم نمودارهای نیرو، تغییر فرم حاصل از المان محدود پیشنهاد شد تا با در نظر گرفتن اثر انعطاف پذیری بتوان در مدل سازی سازه های لوله ای جهت آنالیز، اثر انعطاف پذیری اتصالات لوله ای را در نظر گرفت.