بررسی تحلیلی اتصال تیر به ستون پیش ساخته بتنی هیبرید تحت اثر ترکیب بارهای قائم و جانبی

چکیده سیستم¬های پیش¬ساخته بتنی می¬توانند نمایانگر راه حلی عملی و اقتصادی برای ساخت انواع سازه¬های چند طبقه باشند، اما استفاده از این سیستم¬ها در نواحی با لرزه¬خیزی زیاد محدود شده است، و این علی¬رغم آن است که این سازه¬ها سرعت اجرایی بیشتری داشته و قابلیت کنترل کیفیت بهتری بر روی آن¬ها وجود دارد. اتصال هیبرید یکی از نتایج برنامه¬های تحقیقاتی متعدد محققین در سال¬های اخیر بر روی سازه¬های پیش¬ساخته بوده و به کمک این اتصال ساخت سازه¬های بتنی پیش¬ساخته در مناطق لرزه¬خیز محقق می¬شود. انتقال نیروهای برشی و خمشی در این اتصال با ترکیب فولاد نرمه و کابل امکان¬پذیر می¬شود. نیروی فشاری ناشی از کابل¬های پس¬کشیدگی با ایجاد ظرفیت اصطکاکی بین تیر و ستون، امکان انتقال نیروی برشی بین تیر و ستون را فراهم می¬کند، به نحوی که نیاز به کربل مرتفع می¬شود. میلگردهای معمولی در بالا و پایین تیرها و ناحیه اتصال قرار می¬گیرند؛ چون در این نواحی به علت بازشدگی سطح بین تیر و ستون، دستخوش تغییر¬شکل¬های بیشتری شده و با تسلیم¬شدن در کشش و فشار، عامل اصلی اتلاف انرژی در این سیستم محسوب می¬شوند. میلگردهای معمولی در ناحیه کوچکی در مجاورت سطح تماس بین تیر و ستون به صورت نچسبیده اجرا می¬شوند تا از شکست آن¬ها جلوگیری شود. این پایان¬نامه به بررسی تحلیلی رفتار اتصال تیر به ستون بتنی پیش¬ساخته هیبرید تحت اثر بارهای جانبی می¬پردازد. به منظور بررسی صحت نتایج نرم¬افزار ansys، اتصال o-p-z4 از برنامه تحقیقاتی انجام شده در موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی آمریکا مدل¬سازی و تحلیل غیرخطی شد. مقایسه نتایج نرم¬افزار و آزمایش¬گاه نشان می¬دهد که اختلاف بین نتایج در مراحل اولیه بارگذاری بیشتر بوده و به تدریج و با افزایش تغییر مکان جانبی، اختلاف کاهش می¬یابد. پس از بررسی صحت نتایج نرم¬افزار، رفتار اتصال یک¬پارچه و پیش¬ساخته با مشخصات کاملا یکسان مورد ارزیابی قرار گرفت. هم-چنین عوامل موثر بر رفتار اتصال هیبرید، شامل درصد مشارکت کابل در تحمل لنگر خمشی و میزان نیروی پیش¬تنیدگی اولیه کابل مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی، مقادیر در نظر گرفته شده برای میزان مشارکت کابل 50، 60 و 70 درصد لنگر خمشی مقطع و میزان تنش اولیه کابل از 30 تا 70 درصد تنش نهائی آن بود. نتایج به¬دست آمده از تحلیل غیرخطی این اتصالات در نرم¬افزار ansys نشان دادند که سختی الاستیک و سختی پس از تسلیم قاب¬های هیبرید، با هر میزان مشارکت کابل در مقاومت خمشی مقطع و یا تنش پیش-تنیدگی اولیه، بیشتر از قاب بتنی یک¬پارچه می¬باشد. هم¬چنین سختی الاستیک قاب هیبرید با افزایش میزان تنش پیش¬تنیدگی اولیه افزایش یافته و با بیشتر شدن میزان مشارکت کابل در مقاومت خمشی مقطع کاهش می¬یابد. در مورد سختی پس از تسلیم قاب هیبرید نیز می¬توان گفت که با افزایش درصد مشارکت کابل در مقاومت خمشی مقطع افزایش یافته و با افزایش تنش موثر کابل کاهش می¬یابد. بار تسلیم قاب هیبرید نیز، با هر نوع آرایش فولاد نرمه و کابل، از بار تسلیم اتصال یک¬پارچه بزرگ¬تر است و با افزایش تنش موثر کابل، بار تسلیم قاب هیبرید کاهش می¬یابد. نتیجه مشابهی نیز برای بارهای پس از تسلیم قاب هیبرید به¬دست آمد. به جهت مقایسه نتایج نرم¬افزار ansys در موارد جدید از روش آنالیز دوران بهره گرفته شد. نتایج به¬دست آمده از این روش انطباق مناسبی با نتایج نرم¬افزار داشت. برآورد این روش از رفتار پس از تسلیم قاب اندکی دست پایین بوده و بنابراین سختی پس از تسلیم به¬دست آمده از این روش کم¬تر از نرم¬افزار بود. به طور کلی در مورد روش آنالیز دوران می¬توان گفت که این روش می¬تواند با دقت مناسبی برای مقاصد طراحی و هم¬چنین مدل سازی سازه¬های پیش¬ساخته مورد استفاده قرار گیرد.