بررسی رفتار لرزه ای اتصالات گیردار تیر به ستون با جان کاهش یافته در مقطع

در زلزله ی سال 1994 نورتریج آمریکا، اتصالات خمشی موجود در قاب های خمشی فولادی متحمل شکست ترد در محل اتصال تیر به ستون شدند. حداکثر لنگر در تیرهای قاب خمشی تحت اثر بارهای لرزه ای و ثقلی، در دو انتهای تیر، در بر اتصال به ستون اتفاق می افتد. در محل اتصال تیر به ستون به دلیل وجود تنش های پسماند حرارتی جوشکاری، تمرکز تنش و وجود تنش های چند محوره، شکست اتصال در این ناحیه ترد و ناگهانی خواهد بود. علاوه بر این احتمال تشکیل مفصل پلاستیک در ستون نیز محتمل خواهد بود که موجب ناپایداری سازه می گردد. راه حل های مختلفی برای بهبود رفتار چرخه ای اتصالات تیر به ستون ارائه گردیده است. برخی از تحقیقات روش هایی را جهت تقویت اتصال تیر به ستون و کاهش تمرکز تنش در آن و برخی دیگر نیز راه کارهایی را جهت انتقال محل تسلیم تیر ها از ناحیه اتصال تیر به ستون، به داخل تیر پیشنهاد کرده اند. در روش دوم به فاصله ی مشخصی از ستون، در تیر منطقه ی ویژه ی شکل پذیر ایجاد می گردد. منطقه ی ویژه به گونه ای طراحی می گردد که ظرفیت تحمل بار در آن کاهش یافته و در نتیجه محل تشکیل مفصل پلاستیک به صورت از قبل تعیین شده، در این منطقه ی ویژه تشکیل می شود. کاهش ظرفیت تیر می تواند از طریق کاهش عرض بال تیر انجام پذیرد و در نتیجه ظرفیت خمشی تیر کاهش یابد. بر روی این نوع از اتصال، تحت عنوان اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (rbs)، تحقیقات گسترده ای صورت گرفته است. روش دیگری که میتوان برای کاهش ظرفیت به کار برد، تضعیف تیر از طریق ایجاد گشایش در جان آن (rws) و در نتیجه کاهش ظرفیت برشی مقطع می باشد. در این پژوهش به بررسی عملکرد نوع خاصی از اتصال rws تحت عنوان مدل تخم مرغی شکل پرداخته شد. نتایج نشان دادند که در صورت طراحی هندسی مناسب، مدل تخم مرغی می تواند به لحاظ شکل پذیری و جذب انرژی رفتار بهتری نسبت به اتصال rbs از خود نشان دهد. همچنین سختی اولیه ی اتصال rws ذکرشده در قیاس با اتصال rbs و نمونه ی کاهش نیافته، کمتر است و لذا در کنترل جابجایی جانبی نسبی طبقات در سازه های بلند، مشکل ساز خواهد بود.