تحقیق در مورد سيستمهاي جانبي : ساختمانهاي فولادي

تحقیق در مورد سيستمهاي جانبي : ساختمانهاي فولادي

تحقیق در مورد سيستمهاي جانبي : ساختمانهاي فولادي

83 صفحه word |فونت tahoma سايز 14| قابل اجرا در آفيس 2007 و نسخه هاي جديدتر|قابل ويرايش و آماده چاپ
بخشي از تحقيق

معرفي :

استفاده از قاب بنديهاي اصلي ، که از اجتماع يا مجموع تيرها و ستونهاي تشکيل شده اند يکي انواع بسيار متداول سيستم هاي مهاربندي است که در طراحي ساختمانهاي بلند مورد استفاده قرار مي گيرد بدليل مينيمم ممانعت يا جلوگيري براي طراحي معماري بوجود آمده توسط اين سيستم در ساختمانهايي که ارتفاع معمولي و ارتفاع بلند دارند اين ساختارها ، زياد سست و ضعيف نيستند و احتمال دارد که نيروهاي جانبي مقاوم از طريق خمش تيرها و ستونها ، صورت مي گيرد براي عملکرد ماکزيمم قاب بندي ، اتصالات در محل تقاطع تيرها و ستونهاي مورد نياز بايد محکم باشد بدين صورت که هر تغيير شکلي در اتصالات بايد جزيي باشند در ساختمانهاي بلند ، حدوداً 30 طبقه و يا بيشتر معمولاً اقتصادي است که قاب بندي جهت مقاومت کامل قاب بندي توسعه و گسترش يابد زمانيکه قاب بنديهاي مقاومت گشتاور ، بعنوان مهاربندي باد ، مورد استفاده قرار مي گيرند چنين اتصالات با قاب بنديهاي محکم ، معمولاً در ساختمانهايي با قاب بندي سفت و محکم (خشک ) استفاده مي شوند هر چند براي ساختمانهايي که کمتر از 25 تا 30 طبقه دارند به قاب بندي محکم نيازي نيست اين بدليل عناصر اتصالات سنگين تر است که به تنهايي با جوشکاري ايجاد شده اند يا اتصال کننده هاي بزرگ که نياز به تثبيت ثابت شده دارند علاوه براين گشتاور ثقل (گرانش) موجب مي شود که ستونهاي داخلي بارگذاري شده بصورت نامتقارن خميده شوند که اين مزيت خميدگي تيرها را کاهش داده و همينطور وزن تيرها نيز کاهش مي يابد از طرف ديگر در انتهاي طيف ديگر قاب بندي ساده و خيلي کوچک صورت مي گيرد با هر مقاومتي که جهت خميدگي مورد نياز باشد مشروط بر اينکه ، بارگذاري جانبي در يک ساختمان بلند انجام گيرد هر ديوار برشي ، قاب بنديهاي مهاربندي شده و يا برخي از سيستم هاي مهاربندي جانبي ديگر ، نياز به طراحي ساختمان دارد اتصالات نيمه محکم (نيمه سفت)  مي توانند بعنوان اتصالاتي توصيف شوند که وضعيت بينابيني بين اتصالات ساده و کاملاً محکم باشد چنين اتصالاتي از محدوديتها جلوگيري بعمل مي آورند جهت گشتاور انتهايي و اينکار مي تواند بقدر کافي گشتاور فضاي مياني را در تير بارگذاري شده ثقل کاهش دهد هر چند آنها ، بقدر کافي محکم نيستند ولي مي توانند مانع چرخش انتهاي تير شوند اگر چه وضعيت واقعي مربوط به اتصال پيچيده است ولي روشهاي ساده و تغيير يافته اي نيز وجود دارند که در طراحي چنين اتصالاتي بکار گرفته مي شوند البته چندين ويژگي مانند AISC ، بريتش و کدهاي استراليايي ، براي اتصال نيمه محکم پيشنهاد شده اند که طراح بدليل مشکل بدست آوردن يک مدل تحليلي معتبر جهت پيشگويي واکنش پيچيده اتصالات قبلاً مورد استفاده قرار داده است هر چند موفقيت منطقي و ؟ با انواع ديگر اتصالات نسبتاً محکم نيز بدست آمده که آن AISC است نوع 2 با اتصال باد ، همراه با شروط مشابه پيدا شده در بريتش و کدهاي استراليايي . در بخش هاي بعدي يک توصيف کوتاه از وضعيت هر نوع از اتصالات ارائه شده که بر طراحي نوع 2 اتصال بادي تأکيد مي کند .

 

  1. 2.2. مروري بر وضعيت اتصالات :

در طراحي فولاد ساختاري ، انواع مختلف طرحهاي فرضي ارائه شده اند که بستگي به محکمي اتصالات مورد استفاده در ساخت دارند بطور مثال انسيتوي آمريکايي ساختن فولاد (AISC) ، ويژگيها و مشخصات قاب بنديهاي اصلي دارند که به سه نوع مختلف طبقه بندي شده اند :

1- قاب بندي ساده که در اتصالات برشي ساده مورد استفاده قرار مي گيرند که اتصالات نوع 2 AISC ناميده مي شود.

2- قاب بندي کاملاً سخت (محکم ) که در اتصالات محکم تير به ستون استفاده مي شود بنام اتصالات نوع 1 AISC

3- قاب بنديهاي نيمه محکم که نسبتاً محکم هستند و در اتصالات تير به ستون استفاده مي شوند ، بنام اتصالات نوع 3  AISC.

طبقه بندي بر مبناي درجه محدوديت فراهم شده توسط اتصال در محل بهم پيوستن (اتصال) تير به ستون صورت مي گيرد اتصالات در قاب بنديهاي ساده ، فقط براي انتقال برش عمودي طراحي شده اند که فرض شده هيچگونه خميدگي گشتاور در محل اتصال وجود ندارند اتصالات در قاب بنديهاي کاملاً محکم جهت گسترش يا توسعه کامل مقاومت براي هر دو گشتاور خميدگي يا برشي مي باشد که بقدر کافي محکم است تا هيچگونه تغييري در زاويه هاي اصلي بين اعضاي اتصال يافته صورت نگيرد قاب بنديهاي نيمه محکم ، وضعيت اتصالشان بينابين اتصال ساده و کاملاً محکم است وضعيت کاملاً ساده و کاملاً محکم ، البته شرايط ايده آلي هستند که مي توانند مورد استفاده قرار گيرند اساساً ضروري است که برخي از ايده ها ، کمتر مورد قبول واقع شود و در اينجا عملکرد قاب بنديهاي ساختاري واقعي در بعد وسيعي بين عملکرد مورد حمايت کاملاً ساده و محکم مورد استفاده قرار مي گيرند مثلاً در نظر بگيريد اتصال تير به ستون ، از يک اتصال جان تير دو زاويه اي تشکيل شده همانطور که در تصوير شماره 4.1 مشخص شده است زواياي قاب بندي متداول که براي جان تير ، بسته شده اند معمولاً براي انعطاف پذيري کامل در نظر گرفته مي شوند در واقع آنها محدوديت محدود شده را براي گشتاور و جهت مخالف در برخي از چرخش هاي وسيع در انتهاي تير ، پيشنهاد مي کنند روابط بين گشتاور بکار گرفته و چرخش يک اتصال ، بطور کلي با تجربه تعيين مي شود زمانيکه چرخش جايگزين مي شود قسمت بالايي اتصال داراي کشش است در حاليکه قسمت يا بخش پاييني در مقابل ستون فشرده شده است چرخش با تغيير شکل زوايا تطبيق داده مي شود بنابراين ، مينيمم (حداقل) محدوديت چرخشي در زاويه ها بايد تا حد ممکن ظريف يا کم باشد .

اتصالات تيرهاي جاي گرفته و محکم نشده ،در تصوير 4.2 مشخص شده اند که براي حمايت و پشتيباني از انتهاي تيرهاي نامحدود در نوع 2 ساخت مورد استفاده قرار مي گيرند وضعيت زاويه پايه بطور خلاصه در تصوير 4.3 نشان داده شده عملکرد يا فعاليت زاويه پايين (انتها) ، مانند يک تير سر آزاد يا پيشامدگي است به استثناي اينکه با ، بال يا لبه (تيرآهن) انتهاي تير محدود و به آن متصل شده است ويژگيهاي چرخشي گشتاور اتصال زاويه پايه ، بستگي به عمق تير ، محکم بودن زاويه بالا ، محکم بودن کمربندهاي اتصال زاويه بالا به ستون و محکم بودن لبه يا بال (تيرآهن) ستون به زاويه بالاي متصل شده دارد اتصالات زاويه پايه ، بطور نمونه سفت تر از اتصالات زاويه جان تير مي باشد اما هنوز اتصالات آن انعطاف پذيري ساده اي دارند با ترکيب کردن هندسي زاويه جان تير و اتصالات بالا و پايين زاويه ، امکان توسعه اتصال وجود دارد که بزرگتر از مقاومت گشتاور است تا اتصالات قبلي که توصيف کرديم زاويه هاي بالا و پايين ، گشتاور را جايي (انتقال) مي کند و زاويه هاي جان تير را بررسي مي کند اگر چه توزيع بار ، احتمالاً بنظر اختياري است مانند تقسيم کردن توليد مناسب عملکرد اتصالات متناسب .

از ساختارهاي عمودي استفاده شده در مکان بالا و پايين زاويه هاي مربوط به اتصال زاويه پايه و انعطاف پذير نتيجه مهمترين اتصال محکم انواع نيمه محکم آن است افزايش محدوديت چرخشي ، بدليل بالايي رخ مي دهد که در کشش بارگذاري شده و عملکرد و فعاليت آن بر پايه است بدون نيروي خروج از مرکز ، در حاليکه زاويه هاي بالا بطور غير معمولي بارگذاري شده اند و نتيجه آن تغيير شکل بزرگ است .

  1. 2.3 مفاهيم ضمني خط (لاين ) تير :

يکي از متدهايي که موجب درک وضعيت اتصال تير به ستون با بارگذاري زيرين  مي شود براي بررسي و مطالعه يک طرح از ويژگيهاي چرخش – گشتاور در تصوير 4.4 مشخص شده اند محورهاي عمودي ، گشتاور انتهايي مربوط به فعاليت تير را در اتصال تير- ستون نشان ميدهد در نتيجه چرخش در انتهاي تير ، در امتداد محور افقي در راديان رسم شده است اين نمودار تا حدودي مشابه ، يک نمودار کششي – تنشي (استرس) است اضافه شدن اين طرح به اصطلاح لاين يا خط تير ، ناميده مي شود که نتيجه گشتاور انتهاي M و چرخش   را براي يک تير بارگذاري شده بطور يکسان و هر محدوديت انتهايي بيان مي کند روابط بين گشتاور انتهايي M و چرخش  مي تواند با معادله ذيل بيان شود .

 

اين رابطه يک خط – مستقيم است که مي تواند با چرخش از يک تير ساده حمايت شده و گشتاور انتهاي فيکس يا ثابت شده از تير کاملاً محدود شده در نظر گرفته شود نقطه a بروي لاين يا خط تير ، گشتاور انتهايي است زمانيکه اتصال کاملاً محدود شده است بنابراين در معادله (4.1) ، چرخش =o است که M=  را ارائه مي کند نقطه b ، چرخش در انتهاي تير است زمانيکه تير داراي محدوديت صفر در انتهاها مي باشد بعبارت ديگر ، حرکت تير ، همانند يک تير ساده حمايت شده است جانشين M=0 در معادله (4.1)  ، اينطور بدست مي آيد :

 

نقطه در لاين تير ، در لاين اتصال ، تقسيم مي شود در نتيجه گشتاور انتهايي و چرخش زيرين ، بارگذاري را ارائه مي دهد مستقل بودن حرکت تير ، بر مبناي محکمي يا سفتي اتصالي است که مي تواند با استفاده از اين نمودار ، مورد استفاده قرار گيرد بنطور مي رسد که حرکت مربوط به اتصالات دو انتها ، مشابه است و تير در معرض بارگذاري و بطور متقارن بر مبناي تير قرار گرفته . حرکت سه نوع اتصالي که قبلاً نام برديم يعني اتصال انعطاف پذير ، اتصال نيمه سخت و اتصال محکم يا سخت که مي توانند با استفاده از نمودار لاين (خط ) تير استفاده شوند منحني I ، يک اتصال انعطاف پذير ارائه مي دهد که بطور نمونه از يک اتصال جان تير زاويه – دول ( دوتايي ) تشکيل شده است در پايين يک بارگذاري يکسان W ، انتهاي تير در سراسر يک زاويه  مي چرخد که بطور نسبي با چرخش  از يک تير کاملاً محدود نشده يکسان مي باشد اين چرخش بطور تطبيقي يک گشتاور M است که در انتهاها توليد شده و دلالت بر اتصالات به اصطلاح انعطاف پذير دارد برخي از گشتاور انتهايي آماده يا نصب شده اند بطور طبيعي خميدگي گشتاور در حدود 5 تا 20 درصد گشتاور کاملاً تثبيت شده را گسترش داده است منحني 2 ، يک اتصال نيمه محکم را ، نشان مي دهد مانند تصوير 4.5 که از يک صفحه اتصال انتهايي تشکيل شده که جزئيات آن بر مبناي بارگذاري ، الاستيکي آن جهت بهبود بخشيدن چرخش ضروري اتصال است اگر چه ، تير چرخش يکسان را براي  متحمل مي کند گشتاور  بطور چشمگيري براي چرخش  منطبق شده و در انتهاي تيرها ، گسترش مي يابد محدوديت پيشنهاد شده با اينوع اتصال مي تواند با يک درصد کم مثلاً 20 درصد براي يک ارتفاع از 90 درصد کاملاً ثابت ، اختلاف داشته باشد در اينجا ، گشتاورهاي انتهايي مي توانند 20 تا 90 درصد از گشتاور توليد شده در يک تير کاملاً ثابت ، را توليد کنند منحني 3 ، ويژگيهاي چرخش – گشتاور را ، از يک اتصال محکم با جزئيات آن شرح مي دهد که واقعاً در انتهاي آنها هيچگونه چرخشي مجاز نيست تصوير 4.6 يک نمونه از اتصالات جوش داده شده تير به ستون را نشان مي دهد که بطور طبيعي براي بدست آوردن اتصالات کاملاً محکم استفاده مي شود گشتاورهاي باد ، براي اتصالات نيمه محکم و انعطاف پذير برخي از مشکلات قطعات تقويتي را ، ارائه مي دهند زيرا ، برخي از شيوه ها يا روشها ، اين گشتاورها را انتقال مي دهند و بايد در اين اتصالات فراهم شوند که فرض مي شود انعطاف پذير باشند محدوديت اضافي براي جابجا کردن بارگذاري باد ، در نتيجه افزايش در گشتاور انتهايي بدليل نيروي ثقل بارگذاري مي باشد يک راه حل رياضي صحيح براي اتصالات انعطاف پذير و نيمه سخت ، امکان پذير نيست اما بر مبناي عملکرد ساختمانهايي است که از اينوع اتصالات استفاده مي کنند AISC ، براي دو راه حل تقريبي فراهم شده است در اولين متد ، اتصال براي گشتاور طراحي شده که بوسيله ترکيب شدن بارگذاري با دو ثقل از يک سوم افزايش در استرس هاي (تنش هاي) مجاز استفاده مي کند در متد دوم ، اتصال براي القاي گشتاور ، فقط با بارگذاري باد ، طراحي شده اند با استفاده از يک سوم افزايش در استرس (تنش) مجاز بايد اتصال براي بازدهي (محصول) بطور شکل پذير براي هر ترکيب ثقل و گشتاورهاي باد ، طراحي شده اند هر گشتاور اضافي ، مي تواند در انتهاي آن رخ دهد و گشتاور هاي باد را بدليل بازدهي مربوط به اتصال ، آزاد کند اينوع اتصال ، ضروري است و الاستيک ، اما تغيير شکل خود محدود شده مربوط به صفحه اتصال است بدون استرس (تنش) زيادي .

اصطلاح تغيير شکل(دفرمه) خود محدود شده شامل وضعيتي است براي جلوگيري از استفاده اتصالات نيمه محکم براي تيرهاي پيشامدگي که خمش هايي هستند که با چرخش اتصال ، محدود نشده اند اما احتمالاً اين برنامه ادامه خواهد داشت در نتيجه چنين اتصالاتي با شکست همراه هستند اگر چه ويژگي  AISC به طراحان اجازه مي دهد که از مزيت کاهش در گشتاور فضاي مياني يک تير با اتصالات نيمه محکم استفاده کنند علاوه بر اين ، اين شيوه بدليل کمبود تکنيکهاي تحليلي معتبر هنوز قابل پذيرش نيست نوع 2 ، اتصال بادي است که اساساً مهاريته ها براي بارگذاري و ثقل ، ناديده گرفته مي شود ولي نوع 2 ، بيشتر طرفدار دارد راجع به نوع 2 (اتصال بادي) در اينجا صحبت مي کنيم .

  1. 2.4 اتصال بادي نوع 2 :

اگر چه ، طراحي نوع دوم ، يک شيوه تجربي است و بطور چشمگيري در ساختمانهاي بلند اين تکنيک بکار گرفته مي شود بهترين مثال جالب توجه براي نوع 2 ، ساختمان امپاير استيت است که قبلاً براي سالهاي متمادي ، بلندترين ساختمان بود بايد اشاره کنيم که پايدار و استحکام در اينگونه ساختمانها با يکديگر تثبيت و تلفيق شده بوسيله روکارسنگي بيروني و مهار بندي داخلي ، ساختاربندي شده اند مهمترين ساختمانهاي ديگر که از ساخت نوع دوم استفاده کرده اند ساختمان دبيرخانه سازمان ملل متحد و ساختمان کريسلرchrysler هستند که هر دو در نيويورک مي باشند و همينطور ساختمان Alcoa (الکوآ) در پترزبورگ .

اتصال بادي نوع دوم تلفيقي از دو چيز مي باشد يعني اتصال نوع (1) و کمبود مهاربندي مربوط به اتصال ساده نوع دوم (2) .

بررسي اينوع از مهاربندي براي ساختمانهايي که ارتفاع نه چندان بلند دارند امکان دارد که ارزشمند باشد و مي تواند هزينه اتصالات گشتاور را بين تيرها و ستونها ، کاهش دهد همانطور که قبلاً متذکر شديم غير ممکن است که بتوان حد و مرز عملي و دقيق را بين انواع اتصالات مشخص کرد اکثر اتصالات که در ساختارهاي طراحي شده همانند اتصالات ساده يافت مي شوند در واقع نيمه محکم هستند طراحي اتصالات بادي نوع 2 براي ساختمانهاي بلند ، بر مبناي اين است که گشتاورهاي انتهاي تيرهاي بوجود آمده با يک پايداري اتصال براي بارگذاري ثقل ، ناديده گرفته شود در حاليکه کنترل کردن از طريق اتصال مشابه براي پايداري گشتاور بادي محاسبه شده از طريق فرضيات و وضعيت کاملاً محکم (سفت ) صورت مي گيرد.

اين شيوه يک امتحان يا تست زمان است و در واقع ايمني را فراهم کند در گشتاور انتهايي و واقعي (اساسي) که مي تواند بلندتر از گشتاور طراحي شده باشد اما نمي تواند استرس (تنش) بيشتري داشته باشد اتصالات طراحي شده تحت نظر اين شيوه ، بطور کلي نيمه سخت (محکم ) هستند همراه با مؤلفه هايي (سازه هايي) که با دفرمه شدن(تغيير شکل يافتن و بطور غير الاستيکي مانع چفت و بست مي شوند بنابراين محاسبه واقعي گشتاور ترکيب شده در اتصالات ، دشوار مي باشد اما اين اطمينان بايد با شکل بندي و بهم پيوستن خاصيت کش آمدن (کش پذيري ) حاصل شود پس اتصال بادي نوع 2 مي تواند بعنوان يک نوع اتصالي توصيف شود که پايداري جانبي را در سراسر اتصالات بادي ويژه توسعه دهد و برخي از محدوديت ها را براي انتهاي يک تير ساده طراحي شده را فقط براي بارگذاري ثقل فراهم کند اساساً طراحي بادي نوع 2 نياز به اتصالي دارد که بايد قابليت دفرمه شدن غير الاستيک کافي را براي اجتناب از تنش يا استرس زياد اتصال دهنده تحت نظر بارگذاري کامل ، داشته باشد زمانيکه هيچگونه مزيتي براي انتهاي محدوديت و کاهش وزن تير وجود ندارد پايداري قاب بندي در اينجا نسبتاً غير قابل تغيير مي ماند هر چند بدون مزيت مهاربندي و يا ديوارهاي برشي (برش ديوارها) ، رانه (؟ drift ) بطور طبيعي نياز به کنترل ارتفاع دارد و اين سيستم مي تواند براي مزيتهاي بسياري مورد استفاده قرار گيرد اگر چه يک تنوع از فاکتورهاي (عوامل) تکنيکي مانند انواع ساخت ها ، زبانه ها يا قفل ها ، محل اتصال جوشکاري همراه با شکل بنديهاي مختلف اتصالي وجود دارند که همگي در دسترس هستند انتخاب يا گزينش بهينه اتصال باد نوع 2 ، بر مبناي يک ارزيابي عملي  و دقيق هنوز بصورت عملي و روتين صورت نمي گيرد در حقيقت ، طراحي اتصال باد نوع 2 تجربي است عملکرد ساختاري مربوط به اتصال در ساختمانهاي بلند بطور زياد بر بارگذاري افقي و ثقل ، تأثير مي گذارد و پيشنهاد شده که خود جزئيات اتصال ، در اتفاع ساختمان فرق مي کند زمانيکه تأثير نسبي ثقل و نيروي جانبي در سرتاسر ارتفاع ساختمان متفاوت است براي درک اتصال بادي نوع 2 ، بايد اثر حرکت يا وضعيت آن را در ترتيب کامل بارگذاري تعيين کرد بايد از بارهاي ثقل براي بارگذاريهاي بادي معکوس شروع کرد تصوير 4.4 يک منحني چرخشي – گشتاور را براي يک تير با يک ويژگيهاي چرخشي – گشتاور نشان مي دهد شکل منحني بستگي به طراحي اتصال و دامنه تغييرات از تثبيت تقريباً کامل ساخت قاب بندي محکم نوع 1 ، براي ساخت قاب بندي ساده نوع 2 دارد در تصوير 4.4 نقطه 1 در محل تقاطع مربوط به منحني اتصال و لاين (خط ) تير ab را نشان مي دهد و همينطور گشتاور ثقل  و تطبيق چرخش   را در انتهاها ، بدليل يکساني بار توزيع شده W .

گشتاور انتهايي در سمت دست چپ مربوط به شاه تير ، در جهت خلاف عقربه ساعت است در حاليکه گشتاور انتهايي بر منباي سمت دست راست در جهت عقربه هاي ساعت را نشان مي دهد در نموداري بدون بدنه تير در تصوير 4.7 محل تقاطع نقاط  و  درتصوير4.9 ، کاربرد بارگذاري عمودي را فقط براي تير ، نشان مي دهد در اينجا هيچگونه فعاليت گشتاور باد بر مبناي اتصال و يا تير ، وجود ندارد فرض کنيد که قاب بندي در ارتباط با فعاليت بارهاي بادي از سمت چپ به راست باشد که اين در تصوير a4.8 نشان داده شده تير در واقع در معرض گشتاورهاي انتهايي مي باشد و عملکرد آن در مسير عقربه هاي ساعت است و با نموداري بدون بدنه مربوط به تير ، تصوير b4.8 را نگاه کنيد بادگير يا خلاف جهت باد و يا عملکرد گشتاور انتهايي سمت چپ در يک مسير مخالف براي گشتاور ثقل است در حاليکه در انتهاي – سمت راست و يا در عملکرد گشتاور باد پناه همانند گشتاور ثقل مي باشد گشتاور ثقل در انتهاي سمت چپ کمک کننده است البته بوسيله عملکرد باد ، در حاليکه گشتاور ثقل انتهاي سمت – راست ، گشتاور بادي را افزايش مي دهد بدليل گشتاور اضافي ، اتصال انتهاي – سمت راست از نقطه اصلي  به  حرکت مي کند البته در امتداد منحني اتصال .

سپس گشتاور انتهاي سمت چپ نيز رو به پايين حرکت مي کند از  به نقطه  بدليل کاهش در گشتاور ثقل گشتاور بادگير يا خلاف جهت باد نمي تواند مجدداً در امتداد مسير منحني  اثر گذارد اما حرکت آن بر مبناي يک لاين يا خط موازي به سمت شيب مربوط به منحني است بياد داشته باشيد که ويژگيها يا مشخصه ها ، براي نمودار تغيير شکل نسبي – استرس (تنش) از يک مواد مانند فولادي که در معرض بارگذاري معکوس است مشابه مي باشد کاهش در گشتاور ، در امتداد يک لاين مستقيم رخ مي دهد زيرا گشتاور کاملاً در اين منطقه الاستيک است چرخش ها در انتهاهاي تير ، مشابه هستند تير ، بوسيله ميزان مشابهي مي چرخد تا گشتاور بادي بطور کامل بين نقاط L,R توسعه يابد در تصوير 4.9. ملاحظه مي کنيد.

زمانيکه بار در حال انتقال است ما تصور مي کنيم در اين شرايط فعاليت قطع شده بر مبناي ساختار فقط بارها بروي تير ، مشابه بارهاي ثقل هستند براي شرايطي که ما آن را شروع و آغاز کرديم بجز زمانيکه گشتاور در انتهاها نمي تواند به  برگردد زيرا در خلال چرخه بارگذاري اتصال متحمل چرخش هاي غير الاستيک مي باشد اتصال انتهايي سمت چپ از  به  مي رود و اتصال انتهايي سمت راست از  به  مي رود هر دو اتصال به سمت يک لاين (خط ) موازي الاستيک ، براي شيب اوليه حرکت مي کنند تعادل ايستا ، نياز به گشتاور در هر انتها دارد تا مشابه شود در نتيجه ، گشتاور کمتر از  است .

در نظر بگيريد الان فعاليت يا عملکرد باد در مسير راست به چپ است در تصوير a . 4.1 مي بينيد اتصال انتهاي – چپ گشتاور اضافي را دريافت کرده و از  به  حرکت مي کند بخشي از اين چرخش غير الاستيک و بخشي از آن الاستيک است در تصوير a. 4.9 مشاهده مي کنيد اتصال انتهاي سمت راست تا حدودي گشتاور را مرور(مجسم ) مي کند و به سمت پايين نقطه  حرکت مي کند تصوير b. 4.9 . هر دو اتصال در سراسر زاويه مشابهي مي چرخند تا گشتاور کامل توسعه يابد تصوير a4.9 و b ، حرکت را نشان مي دهد زمانيکه باد قطع شده و فقط بارها ، بارهاي ثقل هستند اتصالات از  به  و  به   حرکت مي کند هر دو انتها ، گشتاور مشابه دارند جهت تعادل ايستايي مناسب . گشتاور ها ، با  و  منطبق هستند و به نظر مي رسد که کمتر گشتاور ثقل در نقاط  دارند البته فقط تحت نظر بادهاي ثقل.

اين پديده کاهش در گشتاور بدليل چرخه بارگذاري است که مي توان به آن Shakedown (آزمايش فني نهايي ) ناميد گشتاور ثقل در واقع Shakedown در نظر گرفته مي شود از اين نقطه اتصال ، کاملاً مانند اتصال الاستيکي است عليرغم مسير باد ، ماکزيمم گشتاور بر مبناي اتصال است و نمي تواند هرگز متجاوز از نقاط  و  شود بطور مثال مي توان گفت اتصال ، متحمل يک Shake down کامل است بعد از shake down ، ماکزيمم (حداکثر) گشتاور رخ مي دهد در اتصال که بنظر کوچکتر از حرکت ثقل اصلي است يک خلاصه کوتاه مربوط به اتصالات در انتهاي سمت راست و چپ در جدول 4.1 ارائه شده است .

يکي از نقاط ضعف يا ايراد براي قاب بنديهاي نيمه سفت (محکم) کمبود اطلاعات قابل دسترسي کافي براي طراحان در مورد روابط چرخش – گشتاور است ويژگيهاي چرخش – گشتاور از يک اتصال بستگي به پارامترهاي فيزيکي بسياري دارد مانند نوع اتصال ، سايز يا اندازه هاي زاويه ها انتهاي صفحات ، بالا و پايين زاويه ها و گيج gauge(اشل اندازه گيري) براي مکانه چفت و بست – خلاصه اينکه ، يک رابطه دقيق مي تواند فقط با راهنمايي و هدايت تجارب بدست آيد هر چند ، Lothars(نام – لودرس) در مقاله خويش (طراحي پيشرفته در فولاد ساختاري) فرمول هايي را براي پارامتر Z ارائه کرد جهت توصيف روابط بين گشتاور و چرخش براي اتصالات . عامل يا فاکتور Z براي يک اتصال آنالوگي است براي عامل سفتي يا محکمي 4EIL که جهت چرخش در انتهاي ؟ ، کاربرد دارد منطبق است شيب مربوط به رابطه چرخش – گشتاور ، يک روشي است که پارامتر Z را توصيف مي کند اگر چه ، ويژگيهاي چرخش – گشتاور براي بهترين نوع اتصالات بدون خطي يا طولي و براي طيف کامل الاستيک و دفرمه شدن غير الاستيک هستند حرکت يا رفتار آنان در دامنه طراحي مي تواند الاستيک در نظر گرفته شود تانژانت (مماس) اوليه و دو جانبه (متقابل) براي منحني چرخشي – گشتاور مي تواند دقيق باشد براي تعيين کردن مقدار Z.

بيانات يا اظهارات تئوري يا نظري ، بوسيله Lothers(لودرس) توصيف شده ، زمانيکه Z را پيدا کرد و با Rathbaris توافق کرد اين مقدارها براي 4 نوع اتصال بطور تقريبي توصيف شده توسط Defalco (دي فالکو) و Marino(مارينو) که آنها جدولي را براي اتصالات با زاويه ضخيم و سايزهاي متناسب ، ارائه دادند اين اتصالات و مقدار آنان با  Z مي باشد که مجدداً با کسب اجازه از مجله مهندسي AISC که در آوريل 1960 منتشر شد که انواع D,C,B,A در تصوير 4.11 و 4.14 نشان داده شدند نوع اتصال A ، شامل يک اتصال زاويه – دوبل است که در تصوير 4.11 ملاحظه مي کنيد در حاليکه نوع B در  تصوير 4.12 مشخص است شامل يک اتصال زاويه اي بريده شده (برش خورده ) مي باشد نوع C ، در تصوير 4.13 است مشابه نوع B به استثناي اينکه قابليت برش تير را دارد که بوسيله چفت کردن دو زاويه براي شاه تير ، تير ، افزايش مي يابد نوع اتصال D ، يک اتصال بنشي نشيمن است همراه با اتصال صفحه بالايي در تصوير 4.14 ملاحظه کنيد مهمتر از همه ظرفيت گشتاور اصلي (نهايي ) است که سفتي يا محکمي اوليه مربوط به منحني را دارد و بوسيله شيب منحني   در مبدأ مشخص شده سفتي يا سختي چرخشي اتصال ، مانند Z انتخاب شده و يک مقدار صفر را براي يک اتصال سنجاق – انتهايي و نامحدود مربوط به تير کاملاً ثابت شده ارائه مي دهد تجزيه و تحليل قاب بنديهاي که با اتصالات نوع 2 بادي و نيمه سفت (نوع 3 ) ترکيب شده اند بايد شامل چنين ملاحظاتي شوند:

  • قابليت شکل پذيري اتصالات
  • ارزيابي ويژگيهاي ارائه (يخرف drift) قاب بنديهايي که کمتر اتصالات کاملاً محکم دارند
  • تأثير محدوديتهاي نسبي بر ستونها و قاب بنديهاي پايدار و با ثبات.

طرح اصلي طراحي براي اتصالات بادي نوع 2:

  • محاسبه کردن واکنش انتهايي مجاز بدليل ثقل بارها
  • تعيين کردن اندازه گشتاور باد براي پايداري در انتهاي تير . اين محاسبه با تجزيه و تحليل کردن الاستيک به دست مي آيد فرض کنيد عملکرد قاب بندي سفت و محکم است .
  • فرض کنيد که نوع اتصال نيمه محکم بر مبناي اين پروژه مورد استفاده قرار گرفته . اين اتصال مي تواند هر نوع اتصال استاندارد باشد مانند زاويه – دوبل ، زاويه – جداگانه (تک ) برش صفحه بار يک جداگانه ، زاويه نشيمن و بالا و يا اتصال صفحه هدر . حدسهاي اوليه بر مبناي ابعاد مختلف و ضخامت مواد اتصال است .
  • استفاده از اين اطلاعات براي تعيين کردن ويژگيهاي چرخش – گشتاور مربوط به اتصال براي تعيين کردن مقدار Z . بطور معمول داده ها يا اطلاعات قابل دسترس نمي توانند شامل انواع امکانپذير يا تصور کردني اتصالات باشند چيزهايي قابل دسترس هستند که طرحهاي اتصال را براي خميدگيهاي محدود کنند کد AISC اجازه مي دهد هر اتصال استفاده شود بشرطي که وضعيت يا حرکت آنرا بتوان بوسيله تست ها و يا تجزيه و تحليل منطقي نشان داد.
  • عملکرد يا اقدام هر کاري بر مبناي فرضيه مي گويد مقدار Z براي انتخاب اتصال قابل دسترسي است طرح خميدگي چرخشي – گشتاور بر مبناي لاين (خط) تير ست رابطه خط – مستقيم براي چرخش تير و انتهاي گشتاور براحتي بوسيله محاسبه کردن نقاط لاين تير b,a بدست مي آيد و اينها با گشتاور انتهاي يک تير فيکس يا ثابت شده و چرخش يک تير حمايت شده با بارهاي عمودي ، منطبق هستند .
  • چک و کنترل کنيد اتصال را براي گشتاور باد ، بوسيله محاسبه کردن چفت و بست کردن کشش ، چفت و بست برش ، کشش در اتصال دهنده هاي زاويه و غيره
  • اتصال را براي قابليت شکل پذيري چک و کنترل کنيد اين مهم نياز به کل مواد اتصال مانند چفت و بست (زبانه) جوشکاري و صفحات دارد که نمي توانند تحت تنش باشند.
  • بنابراين در شروع و آغاز ، ما فرض مي کنيم تجزيه و تحليل باد را انجام داده و اتصالات کاملاً محکم هستند مراحل از 1 تا 7 و طرح محافظه کاري صورت گرفته اگر نياز بود طرح اتصال مي تواند با ترکيب شدن تأثير اتصالات غير سفت (محکم) در تجزيه و تحليل باد ، تغيير يابد اين کار مي تواند با استفاده از کاهش خميدگي سفتي براي تير محاسبه شود براي کمتر از 100% . سفتي اتصال تکرار مراحل 2 تا 8 ، نتايجي را ارائه مي دهد که تقارن آن راه حل بهينه است بنابراين اتصالات نيمه سفت کمتر قاب بندي محکمي را پديد مي آورد تا اتصالات کاملاً محکم (سفت ) در اينجا ضروري است تا از يک شاه تير (تيرمرکب) تغيير يافته استفاده شود که با عامل يا فاکتور Z ترکيب شده بدين صورت :

 

=سفتي يا سختي تغيير يافته تير

 

I=گشتاور اينرسي مربوط به تير

L= دهانه تير

اگر چه ، استفاده از سفتي يا محکمي کاهش يافته تير در تعيين کردن گشتاورهاي باد اختياري است اما مهم است که کاهش در سفتي براي تعيين کردن رانه (يخرفت drift) جانبي و تأثيرات P-D محاسبه شود.

  1. 2.5 تفسير نتيجه گيري :

عليرغم گزارش هاي موفقيت آميز در مورد ساختن بسياري از ساختمانها با استفاده از اتصالات بادي نوع 2 ، هم آرايي کمي در اين عقايد  و در مورد قابليت اجرا براي ساختمانهاي بلندتر از 5 طبقه وجود دارد مهندسان ، کسانيکه ساختمانها را بر اساس اتصالات بادي نوع 2 طراحي مي کنند بطور اتوماتيک در موقعيت دفاعي قرار مي گيرند و پارادوکس هاي (ضديت ) را در مورد عملکرد پيوستگي مانند سفتي يا سختي براي بارگذاري باد و بارگذاري ثقل بيان مي کنند يک کاربرد مستقيم مربوط به متد براي قاب بندي مي تواند ناشي از ساختارهايي باشد که ستونهاي آنان تنش يا استرس زياد دارند و نوسانات خميدگي ها در مقدار محاسبه شده افزايش مي يابند شيوه هاي ديگر که در اين زمينه در نظر گرفته مي شود نرمي نسبي اتصالات توسط چندين کاوشگر مطرح شده اما کاربرد کلي آن در طراحي بکار گرفته نشده ، بنابراين در اين جا هيچگونه بحثي در مورد آن نمي کنيم .

  1. 3 قاب بنديهاي سفت و محکم

دسته:

تحقیق در مورد سيستمهاي جانبي : ساختمانهاي فولادي

خرید آنلاین