بررسی عملکرد چشمه اتصال با اتصالات خمشی ماهیچه ای و مقایسه با اتصالات خمشی متعارف در قاب های فولادی تحت بارگذاری دینامیکی به روش المان محدود

بعد از وقوع زلزله های نرتریچ در سال 1994 و کوبه در سال 1995 ، اکثر سازه های فولادی با اتصالات خمشی دچار شکست ترد در ناحیه اتصال گردیدند و همچنین با تشکیل مفصل پلاستیک در چشمه اتصال دچار آسیب شدند. در چاره اندیشی برای اجتناب از موارد مشابه در زلزله های آتی محققین اتصالات ماهیچه ای را معرفی نمودند که در راستای تقویت اتصال از تمرکز تنش در محل اتصال جلوگیری و محل ایجاد مفصل پلاستیک را از اتصال به مقطعی از تیر در نزدیکی بر ستون منتقل نمود. هدف از مقاله حاضر ارزیابی و بررسی تاثیر متقابل چشمه اتصال کناری و میانی در قاب های خمشی فولادی با اتصالات ماهیچه ای می باشد. برای این منظور، دوازده نمونه در نرم افزار المان محدود ANSYS مدل سازی و تحلیل گردید. در ابتدا مقاومت برشی چشمه اتصال، با تغییرات کوچک به صورت گام به گام در هر دو چشمه اتصال میانی و کناری در نظر گرفته شده و نتایج این تغییرات بر عملکرد اتصال و چشمه اتصال مورد بحث و ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه با ثابت نگه داشتن مقاومت چشمه اتصال کناری، مقاومت چشمه اتصال میانی افزایش پیدا کرد و در نهایت تاثیر متقابل سختی چشمه اتصال میانی و کناری سنجیده شد. همچنین مقایسه ای بین رفتار اتصالات متعارف و ماهیچه ای انجام پذیرفت. نتایج نشان داد در اتصالات متعارف تمرکز تنش در ناحیه بر ستون همواره بیشتر از ناحیه دور از بر ستون بوده که منجر به شکست ترد اتصال در این ناحیه می گردد. در حالیکه در اتصالات ماهیچه ای همواره عکس این مطلب رخ داده و تنش در ناحیه بر ستون همواره کمتر از ناحیه دور از برستون می باشد که این امر منجر به حفظ جوش از شکست ترد می گردد. مقایسه میزان انرژی کرنشی، توزیع تنش در چشمه اتصال میانی و تنش در بر ستون و در ناحیه دور از بر ستون برای نمونه های تحلیلی با تغییر در نوع اتصال نتایج نشان داد اولا همواره میزان تغییر شکل اتصالات ماهیچه ای نسبت به اتصالات متعارف کمتر بوده و در نتیجه جذب انرژی کرنشی پایین تری را در طی بارگذاری داشته است. توزیع تنش در چشمه اتصال نمونه های با اتصال ماهیچه ای میزان تنش پایین تری نسبت به اتصالات متعارف دارا می باشند. می توان اینگونه نتیجه گیری کرد از اتصالات ماهیچه ای و بدون استفاده از ورق مضاعف در چشمه اتصال به منظور مقاوم سازی اتصالات موجود و تقویت چشمه اتصال استفاده کرد.

Keywords:

اتصالات خمشی , اتصالات ماهیچه ای , چشمه اتصال , بارگذاری دینامیکی , مفصل پلاستیک