بهسازی قابهای خمشی سازه های فولادی با ستون های مرکب i-شکل

اتصال ورق-بال-جوش شده با ستون بال پهن جزء اتصالات بعد-نورتریج می باشد و به عنوان اتصال پیش -تأیید شده معرفی شده و روش طراحی آن برای قاب خمشی ویژه ارایه شده است. در کشور ایران بسیاری از قابهای خمشی موجود با اتصال ورق-بال-جوش شده و با فرض قاب خمشی ویژه طراحی شده اند، اما به دلیل کمبود مقاطع بال پهن از مقاطع دوبل i-شکل برای ستونها استفاده شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که اتصال ورق-بال-جوش شده هنگامیکه با ستون دوبل i-شکل بکار برده می شود، رفتار نیمه گیردار و ترد از خود نشان می دهد که به ترتیب باعث افزایش دریفت قاب خمشی و کاهش ظرفیتهای چرخشی اتصال می شود. این مسأله باعث کاهش سطح عملکرد قابهای خمشی موجود می شود. به منظور اصلاح رفتار اتصالات و تقویت قابهای خمشی، استفاده از صفحات کناری-با-بازشو برای تقویت اتصالات موجود پیشنهاد شده است، به طوریکه تیر متعامد موجود از داخل بازشو عبور می کند. در این روش مکانیزم انتقال نیرو اصلاح شده و با حذف عملکرد قوطی شکل ستون رفتار اتصال به مقدار قابل توجهی بهبود می یابد. اتصال تقویت شده رفتار گیردار و شکل پذیر از خود نشان می دهد که به ترتیب باعث کاهش دریفت قاب خمشی و افزایش ظرفیتهای چرخشی اتصال می شود. این مسأله به ارتقاء سطح عملکرد قابهای خمشی موجود منجر می شود. سه قاب خمشی 3، 7 و 12 طبقه با اتصالات ورق-بال-جوش شده و ستونهای دوبل با فرض قاب خمشی ویژه بر اساس روش استاتیکی معادل طراحی شده اند. در کل 20 تیپ اتصال با تیر و ستونهای متفاوت طراحی شده است. از آنجاییکه تحلیل روی تمامی اتصالات کار دشواری است تنها 6 اتصال بر اساس پراکندگی مناسب برای تحلیل اجزاء محدود انتخاب شده است. با استفاده از تحلیل اجزاء محدود به کمک نرم افزار ansys منحنی های هیسترسیس لنگر-چرخش اتصالات منتخب تحت بارگذاری سیکلی استخراج شده است. با مطالعه روی منحنی های لنگر-چرخش ظرفیتهای چرخشی اتصالات بر اساس سطوح عملکرد استفاده بی وقفه، ایمنی جانی و آستانه فروریزش تعیین شده است. به منظور سازه سازی، منحنی های لنگر-چرخش اتصالات به صورت سه خطی و چشمه اتصالات به صورت خطی تقریب زده شده است. با استفاده از نرم افزار minitab به مطالعه پارامتری نتایج تحلیل اجزاء محدود پرداخته شده است. با استفاده از رگرسیون چند متغیره فرمولهایی حاصل شده است که ظرفیتهای چرخشی و منحنی های لنگر-چرخش اتصالات و چشمه اتصالات را بر حسب عمق تیر و ستون بیان می کند. با استفاده از فرمولهای بدست آمده رفتار 14 اتصال دیگر تخمین زده شده است. به کمک نرم افزار perform-2d پاسخ قابهای خمشی با استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تحت 7 شتابنگاشت زلزله های مهم تعیین شده است. برای این کار اتصالات با فنرهای سه خطی و چشمه اتصالات با فنرهای خطی مدلسازی شده اند. سطح عملکرد قابهای خمشی از نسبت دریفت طبقات به ظرفیتهای چرخشی اتصالات بدست آمده است. در نهایت اتصالات موجود به وسیله صفحات کناری-با-بازشو تقویت شده اند و تمامی مراحل بالا برای تعیین سطح عملکرد جدید قابهای خمشی انجام شده است. سپس تأثیر تقویت اتصالات در ارتقاء سطح عملکرد قابهای خمشی مشاهده شده است.