رفتار اتصالات قاب های خمشی فولادی پس کشیده، مجهز به اتلاف کننده های انرژی غیر فعال

استفاده از اتصالات خمشی باگیرداری کامل در ساختمانهای فولادی مقاوم در برابر زلزله بسیار متداول می باشد. در طی زلزله نورتریج، موارد زیادی از گسیختگی در ناحیه جوش نفوذی بال های تیر به ستون، مشاهده شد. برای بهبود ظرفیت تغییرشکل خمیری اتصالات خمشی، گونه نوینی از اتصالات تیر- ستون فولادی پیشنهاد شد که لنگر خمشی و نیروی برشی با استفاده از کابل های فولادی با مقاومت بالا انتقال می یابند. در این اتصالات، کابل های فولادی که موازی با جان تیر اجرا می شوند، بال های تیر را به بال ستون فشار می دهند که باعث می شود بتوانند خمش و برش را تحمل کنند. همچنین کابل ها، توانایی خودمرکزی برای سازه فراهم می کنندو باعث می شود سازه، پس از باربرداری، به موقعیت اولیه برگردد. از اتلاف کننده، برای افزایش ظرفیت اتلاف انرژی و کنترل تغییرشکل های خمیری اعضای اصلی استفاده شده است. در این مقاله، اتصالات پس کشیده که از نبشی برای اتلاف انرژی و از کابل برای ایجاد نیروی بازگرداننده استفاده می کنند، با استفاده از نرم افزار آباکوس شبیه سازی و بررسی شده اند. برای راستی آزمایی تحلیل عددی، سه نمونه اتصال بررسی شده در آزمایشگاه، شبیه سازی شده اند. نتایج تحلیل عددی، با پوش چرخه های تحلیل آزمایشگاهی مقایسه شده است. باز و بسته شدن شکاف در سطح مشترک تیر-ستون، که از مشخصه های رفتاری اتصالات پس کشیده اتلاف کننده(pted)(post-tensioned energy dissipation) است، توسط تحلیل عددی شبیه سازی می شود. نتایج تحلیل های عددی نشان می دهند که پاسخ چرخه ای این اتصالات، به شکل پرچم است که در مطالعات آزمایشگاهینیز مشاهده شده است. توزیع تنش و کرنش در اجزای اتصال نشان می دهد که تیرها ، بجز در ناحیه انتهای ورق تقویت کننده، ارتجاعی باقی می مانند و رفتار کابل ها و ستون نیز کاملاً ارتجاعی است. در نتیجه اتصالات در باربرداری خود مرکز می باشند. سپس نمونه هایی با تغییر پارامترهای کابل و نبشیشبیه سازی گشته اند تا تاثیر این پارامترها روی رفتار چرخه ای اتصال مشخص شود. امکان رخداد حالتهای بحرانی شامل تسلیم کابل، کمانش بال و جان تیر و گسیختگی نبشی، با استفاده از توزیع تنش و کرنش در اجزای اتصال، بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش نیروی پس کشیدگی اولیه، ممان فشاربرداری و ظرفیت خمشی افزایش می یابد و احتمال کمانش بال تیر و تسلیم کابل افزایش می یابد. همچنین کاهش تعداد کابل ها، شکل پذیری و ظرفیت خمشی را افزایش می دهد. افزایش ضخامت نبشی یا کاهش طول اندازه گیر نبشی، ظرفیت اتلاف انرژی را افزایش می دهد و سختی پس از تسلیم را افزایش می دهد. برای بررسی تاثیر بارهای وزنی بر عملکرد قاب های pted، نمونه قاب ساده که متشکل از دو نمونه اتصال خارجی است، شبیه سازی می شود. نتایج تحلیل های عددی نشان می دهند که با درنظر گرفتن بارهای وزنی، پاسخ کلی قاب تغییری نمی کند، همچنین اصطکاک ایجاد شده در سطح مشترک تیر- ستون، به تنهایی قادر است تا نیروی برشی انتهای تیر را به ستون انتقال دهد. مقایسه پاسخ اتصال صلب و pted نشان داد که اگرچه اتصالات صلب، مقاومت و ظرفیت اتلاف انرژی بالاتری دارند، اما تیر و ناحیه چشمه اتصال ستون، خسارت زیادی می بینند. به همین دلیل پس از باربرداری، تغییرشکل پسماند قابل توجهی وجود خواهد داشت. رفتار اتصالات pted، زیر بارهای وزنی و زلزله های تکرار شونده، شبیه اتصالات صلب است. در صورت استفاده از تعداد کابل و نبشی مناسب، اتصالات پس کشیده توانایی خودمرکزی عالی، همراه با ظرفیت اتلاف انرژی مناسب را دارا می باشند، تیرها و ستونها ارتجاعی می مانند و خسارت به نبشی محدود می شود.