شکست قابل توجه قاب های خمشی طی زلزله 1994 نورث ریج بیانگر ضعف طراحی آنها بوده است. زلزله مذکور بعضی از فرضیات مطرح شده در مورد سیستمهای مذکور را نقض نموده و باعث شد تا در آیین نامه های طراحی اتصالات رایج اصلاحاتی ایجاد شود. بعد از زلزله یاد شده اتصالاتی تحت عنوان اتصالات پیشرفته معرفی گردیدند که اساس کار آنها بر تقویت ناحیه اتصال یا تضعیف تیر استوار بوده و یکی از مهمترین آنها که به تأیید موسسات معتبر رسیده است، اتصال«تیر با جان شکافته» است که می توان آن را زیر گروه اتصالات با تیر تضعیف شده قلمداد نمود. این اتصال در برطرف نمودن ضعف اتصالات رایج از طریق دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون و انتقال آن به درون تیر از توانایی بالایی برخوردار است و در آن نیروی برشی موجود در بال تیر و پدیده کمانش جانبی- پیچشی که از عوامل اصلی شکست اتصالات در زلزله نورث ریچ معرفی شده اند، به حداقل مقدار خود می رسند. از آنجا که ارزیابی رفتار اتصالات بایستی بر مبنای عملکرد واقعی آنها صورت پذیرفته که با بکارگیری روشهای آزمایشگاهی یا تحلیل کامپیوتری مدل به شیوه المان محدود قابل دسترسی است، بنابراین در این پایان نامه ابتدا دو مدل جداگانه با تیر و ستون های مشابه را که در یکی از آنها بال و جان تیر به ستون جوش شده و در دیگری ورقهای فوقانی و تحتانی عمل اتصال را انجام می دهند و در هر دو ناحیه اتصال توسط ورق برشی تقویت می شود، به دو صورت تحلیلی و تجربی بررسی نموده، سپس چند مدل با اندازه های متفاوت را با استفاده از نرم افزار ansys تحلیل کرده و ضمن مقایسه نتایج حاصله و بررسی تشابه و تفاوتهای آنها، روابط تقریبی مربوط به تعیین طول شکاف و سوراخهای انتهایی آنها، ابعاد ورقها و جرئیات دیگر اتصال ارائه گردیده است. مهمترین نتیجه حاصل از بررسی رفتار هر دو اتصال این است که در آنها شکاف جان تیر منجر به دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون (جوشها) و انتقال آن به درون تیر و بدنبال آن مصون نگاهداشتن ناحیه اتصال از هر گونه گسیختگی می گردد.

چکیده پس از وقوع زلزله نورثریج آمریکا (1994) و کوبه ژاپن (1995) وآسیب اتصالات خمشی، اتصال با ورق کناری (side plate) پیشنهاد گردید. این اتصال باعث دور شدن مفصل پلاستیک از محل اتصال می شود و مقاومت و شکل پذیری کافی برای پلاستیک شدن مقطع تیر را دارا می باشد.این سازه باید توانایی تغییر شکل های حاصل از نیروهای جانبی را داشته باشد که این توانایی تحت پارامتری به عنوان شکل پذیری تأمین می شود. جهت دخالت دادن شکل پذیری در طراحی سازه ها و استفاده از تمامی ظرفیت سازه، از مفهوم ضریب رفتار در تحلیل خطی استفاده می شود. برای بررسی شکل پذیری و ضریب رفتار نیاز به آنالیزهای غیرخطی می باشد. بدین منظور نمونه هایی از سیستم قاب دوگانه با مهاربند هم مرکز دارای اتصال صفحات کناری با تغییر نوع اتصال، نوع مهاربند، تعداد مهاربند و نوع الگوی بارگذاری در سه تراز ارتفاعی 4، 8 و 12 طبقه توسط نرم افزار perform-3d به صورت استاتیکی غیرخطی تحلیل شده است. سپس به وسیله روش یوآنگ ضریب رفتار، شکل پذیری، ضریب کاهش در اثر شکل پذیری و ضریب اضافه مقاومت مدل ها مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. مطابق این تحقیق، اتصال با صفحات کناری با دور کردن مفصل از بر ستون باعث افزایش ضریب رفتار می گردد. افزایش تعداد مهاربند نیز باعث افزایش ضریب رفتار می گردد. با بررسی های انجام شده بر روی سه نوع مهاربند شورون، قطری و ضربدری مشاهده گردید که مهاربند قطری دارای بیشترین و مهاربند شورون دارای کمترین مقدار ضریب رفتار می باشد. با مقایسه الگوهای بارگذاری مثلثی، مستطیلی و مودال نیز مشاهده گردید که در هر سه تراز ارتفاعی، الگوی بار مستطیلی بیشترین مقدار و الگوی بار مثلثی کمترین مقدار ضریب رفتار را دارا می باشد. واژه های کلیدی: اتصال صفحات کناری، شکل پذیری، ضریب رفتار، مهاربند، تحلیل استاتیکی غیرخطی.

پس از وقوع زلزله نورثریج (northridge) در 17 ژانویه سال 1994 قاب های خمشی بسیاری، از ناحیه اتصال دچار شکست ترد (brittle fracture) شدند. این زلزله باعث ویرایش مجدد آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه های فلزی شد. آیین نامه 2800 ایران نیز در سال 1376 مجدداً ویرایش شد و در آن لزوم استفاده از سیستم های شکل پذیر (ductile) تاکید گردید. برای تأمین شکل پذیری و جلوگیری از ایجاد شکست ترد در اتصالات، تغییرات زیادی در نحوه اجرای اتصالات ساز های فولادی پیشنهاد گردید. یکی از اتصالاتی که بعد از زلزله نرتریج بسیار مورد بررسی قرار گرفت، اتصال مقاوم خمشی نرم شده موسوم به rbs (reduced beam section) می باشد. در این اتصال با کاهش سطح مقطع بال تیر در نزدیکی اتصال تیر به ستون، مقطع بحرانی از مجاورت ستون به محل مقطع کاهش یافته منتقل می شود و کاهش سطح مقطع به صورت یک فیوز محافظ برای اتصال عمل می کند. اتصالات rbs علیرغم مزایای فراوان، دارای نواقص وکاستی هایی همچون مقاومت کم در برابر کمانش جانبی-پیچشی و کمانش های موضعی بال و جان می باشندکه باعث ایجاد محدودیت در استفاده از این اتصال می گردند. به همین دلیل اتصال awrbs با بکارگیری جان موجدار در جهت رفع این کاستی ها و با تفکر تضعیف تیر مورد توجه قرار گرفت. در این تحقیق با توجه به رفتار اتصالات awrbs ، استفاده از لوله (با مقاطع استاندارد موجود در اشتال) به جای جان صاف تیر و با تفکر بهبود رفتار این اتصالات مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها با شبیه سازی اتصال پیشنهادی در نرم افزار اجزای محدود abaqus تحت بارگذاری چرخه ای صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که اتصال مورد بحث توانایی دور کردن وانتقال مفصل پلاستیک از محل اتصال به ناحیه تضعیف شده را دارد.همچنین منحنی رفتار هیسترزیس نشان میدهد که نمونه ها قابلیت تحمل حداقل 06/0 رادیان چرخش بدون افت مقاومت قابل ملاحظه را دارا می باشند در حالی که صلاحیت برای استفاده از اتصالات مقاوم خمشی در قاب های خمشی ویژه حداقل 04/0 رادیان می باشد. علاوه بر این اتصال مذکور رشد مفصل پلاستیک را نسبت به اتصالات awrbs به تاخیر انداخته و مفصل پلاستیک پایدارتری را نتیجه می دهد.

پس از وقوع زلزلة نرتریج (northridge) در 17 ژانویه سال 1994 قاب های خمشی بسیاری از ناحیه اتصال دچار شکست ترد (brittle fracture) شدند. این زلزله باعث ویرایش مجدد آیین نامه های طراحی لرزه ای سازه های فلزی شد. برای تأمین شکل پذیری و جلوگیری از ایجاد شکست ترد در اتصالات، تغییرات زیادی در نحوة اجرای اتصالات ساز های فولادی پیشنهاد گردید. اتصال pinfuse اشکالات اتصالات قبل از زلزله نرثریچ را نداشته و می¬تواند گزینه مناسبی برای پذیرش آیین نامه¬ها باشد. این اتصال با استفاده از پیچ و سوراخ¬های لوبیایی شکل¬پذیری لازم را برای اتصال تامین می¬کند و مانع از ایجاد تنش¬های بحرانی در ناحیه اتصال بال تیر به ستون می¬شود. در اتصالات پیچی مودهای گسیختگی غیر شکل¬پذیر شامل گسیختگی پیچ تحت برش، کشش یا ترکیب آنها ، گسیختگی فولاد بین سوراخ ها و کمانش موضعی شدید می باشد در حالیکه مود های گسیختگی که شکل¬پذیر تلقی می شود عبارتند از لغزش اصطکاکی محدود و کنترل شده، تسلیم فولاد و کمانش موضعی کوچک، بنابراین باید تلاش کنیم رفتار سازه را به سمت مود های گسیختگی شکل پذیر سوق دهیم. یکی از این روش های ساده، کارا و اقتصادی در این زمینه استفاده از سوراخ های لوبیایی در وسایل اتصال تیر به ستون (اعم از ورق ،نبشی،سپری و....) است. اگر تحت بار سرویس لغزش رخ دهد ممکن است قابلیت بهره برداری سازه دچار مشکل شود و در المان های غیر سازه¬ای ترد، ترک ایجاد کند. به هر حال اگر لغزش تحت شرایط کنترل شده در طول زلزله رخ دهد در بسیاری از موارد باعث بهبود عملکرد لرزه ای می شود. در این تحقیق، براساس نتایج آنالیز به روش اجزای محدود که با استفاده از برنامه abaqus 6.11 انجام گرفته است، منحنی لنگر دوران، مقادیر درجه گیرداری و همچنین نحوه تغییر شکل و توزیع تنش در اجزای اتصال، برای 14مدل مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می¬دهد که این اتصال می¬تواند تا دوران¬هایی تا 0/04 رادیان تیر و ستون را در حالت الاستیک نگه دارد و شکل¬پذیری لازم را تامین کند. همچنین نتایج نشان می¬دهد که نیروی پیش-تنیدگی تاثیر کمی در نیروی لغزش دارد.

بعد از زلزله نورث ریج در سال 1994 که سبب آسیبهای جدی اتصالات خمشی گردید، اتصالات جدیدی برای برطرف کردن مشکلات اتصالات خمشی رایج آن زمان مطرح شد. یکی از اتصالات طرح شده، اتصال گیردار تیر به ستون با صفحات کناری می¬ باشد. در این پایان نامه اتصال با صفحات کناری با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزارansys مورد بررسی قرار گرفته است. بمنظور مقایسه و نتیجه گیری بهتر اتصال رایج قبل از زلزله نورث ریج و نیز اتصال با ورقهای بالا و پائین نیز مدلسازی شده اند. در این تحقیق، اتصال با صفحات کناری از چند جنبه بررسی شده است که عبارت از خمش حول محور قوی تیر، خمش حول محور ضعیف تیر، تاثیر اتصال بر سختی انتهایی تیر در برابر پیچش و نیز قابلیت عکس العمل کابلی اتصال در حالت قطع موضعی ستون است نتایج نشان می دهد این اتصال قادر است مفصل پلاستیک را از ناحیه اتصال دور نگه دارد و به چرخشهای پلاستیک بالایی می توان رسید همچنین این اتصال موجب افزایش مقاومت در برابر خمش حول محور ضعیف تیر و افزایش سختی در مقابل پیچش تیر را خواهد داشت و نیز در حین قطع موضعی ستون، قابلیت تحمل نیروهای محوری ستون را دارد. در این تحقیق با توجه به نقاط ضعف اتصال، راهکارهایی جهت اصلاح عملکرد آن داده شده است که این راه حلها به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. در این رابطه کار آزمایشگاهی نیز صورت گرفته شده است که نتایج آن صحت کارهای تئوری را تائید می کند. در این نمونه ها اضافه نمودن اجزای جدید به اتصال علاوه بر افزایش ظرفیت شکل پذیری مدلها، سبب بهبود رفتار و افزایش ظرفیت باربری اتصال شده است.

در دهه های اخیر محققان بسیاری در سراسر جهان به بررسی تاثیر اتصالات نیمه صلب بر رفتار سیستم های سازه ای فولادی پرداخته اند. در تحقیقات پیشین تاثیر اتصال نیمه صلب در سیستم قاب خمشی ویژه و سیستم مهاربندی با اتصال نیمه صلب مهاربندها مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج نشان داده است که کاربرد این اتصال به جز در کنترل جابجایی جانبی طبقات در سایر موارد مانند سبک تر شدن سازه، کاهش برش پایه بسیار مفید می باشد. با توجه به اهمیت و رایج بودن سیستم های دوگانه، در این پایان نامه اثر توام اتصالات نیمه صلب و صلب در سیستم های دوگانه ی شامل قاب های مهاربندی همگرا و واگرا مطالعه شده است. برای این منظور، نتایج تحلیل دینامیکی غیر خطی برای سیستم های دارای اتصالات نیمه صلب در قاب های مهاربندی و اتصال صلب در سایر قاب ها مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است. مدل های انتخابی شامل قاب های 2، 3 و 4 دهانه با تعداد طبقات 5 ،10 و 15 می باشد. هریک از المان های تیر، ستون و اتصالات نیمه صلب بصورت مدل سه خطی مدلسازی شده اند. پارامتر های مورد بررسی در این مقاله شامل جذب انرژی به تفکیک طبقه، محاسبه بیشترین برش پایه، منحنی های هیسترزیس اتصال نیمه صلب تحت زلزله های مختلف و تاثیر تعداد دهانه و ارتفاع بر رفتار سازه می باشند. بررسی منحنی های جذب انرژی نشان می دهد که میزان حداکثر انرژی جذب شده بین طبقه ای در سیستم های دو گانه با خیز و افت ناگهانی همراه است که نشان دهنده ی آسیب پذیری سازه از طبقه ای می باشد، که انرژی زیادی را جذب کرده است. منحنی های هیسترزیس اتصال نیمه صلب نشان می دهند که بیشترین جذب انرژی اتصال نیمه صلب در سیستم قاب خمشی ویژه انجام می گیرد ولیکن توزیع انرژی به دهانه های مجاور گره ی اتصال نیمه صلب و ممانعت از تمرکز انرژی در دهانه ی مهاربندی، در سیستم های دوگانه بهتر صورت می پذیرد.