ترجمه مقاله تست های آزمایشگاهی انواع مختلف مفصل های پیچی تیرها ، در ستون ها براساس مدل بدون ستون مرکزی

ترجمه مقاله تست های آزمایشگاهی انواع مختلف مفصل های پیچی تیرها ، در ستون ها براساس مدل بدون ستون مرکزی

تست های آزمایشگاهی انواع مختلف مفصل های پیچی تیرها ، در ستون ها براساس مدل بدون ستون مرکزی:

چکیده:

در چند حادثه فروپاشی ساختاری دیده می شود  که شکست معمولا از مفصل های تیر در ستون ها زمانی آغاز می شود که در معرض بارهای غیرطبیعی است. اگر اتصالات به اندازه کافی قوی و محکم باشند، نیروی محوری کافی برای ساختارهای مجاور وجود خواهد داشت و معمولا به شکل زنجیره عمل می نمایند و منجر به مسیرهای بار متناوب شده که تحت تاثیر ستون های آسیب دیده قرار می گیرد و در نتیجه تغییرشکل های بزرگ در تیرهای مجاور و اسلبها  به وجود می آید. این مقاله هفت آزمون تجربی را از عملکرد انواع رایج تیرهای پیچی فولادی  را در مفصل ها تحت مدل بدون ستون مرکزی ارائه نموده است.انواع مشترک از جمله گوه،زاویه بالا و پایین،TSWA با زاویه 8 میلی متری، صفحه ای، صفحه پایین و پیت، TSWA با زاویه 12 میلی متری، در این مدل مورد مطالعه قرار گرفته است. این مطالعه بررسی رفتار و شکست تحت حالات اتصالات مختلف را داشته که از جمله توانایی تغییر شکل در حلت زنجیره ای می باشد. نتایج آزمون  نشان می دهد که اتصال با گوه و اتصالات صفحه ای و TSWA نیز می تواند در تغییر شکل انعطاف پذیری به وجود آورده و توسعه عمل زنجیره ای را قبل شکست بدنبال دارد. لازم است توجه داشته باشید  که ظرفیت کششی مفصل های تیرها به ستون ها پس از چرخش معمولا در حالت شکست بزرگ بوده و کنترل شکل گیری زنجیره بوجود می آید. یک عبارت برای این مقاومت  ارائه شده که برای در نظر گرفتن اثر چرخش بزرگ است. اگر چرخش  بزرگ در مرحله طراحی در نظر گرفته نشود،مفاصل با ظرفیت چرخش کم موفق به دستیابی به طراحی با مقاومت بالا خواهد شد. همچنین نتایج آزمون نشان می دهد که ظرفیت چرخش از تیر به مفصل های ستون ها براساس نایج تجربی در این مطالعه بسیار بالاتر از مقدارهای  توصیه شده می باشد.

کلمات کلیدی: فروپاشی جلورونده، ارتباط، مفصل های تیر به ستون،فرایند زنجیری، تغییر شکل های بزرگ،آزمون های تجربی، فولاد

1-مقدمه:

پس از فروپاشی بخشی از برج ای رونان در سال 1968، مهندسان شروع به به درک اهمیت مقاومت  ساختاری در برابر فروپاشی را نمودند. در تحقیقات  بیشتر و در تلاش های طراحی که به این قیمت هدایت شده است که به ویژه پس از فاجعه 11 سپتامبر 2001 بوده است.روش مسیر بار متناوب،یک روش مهم در طراحی برای کاهش فروپاشی پیش رونده بوده وتوسط تعدادی از کدهای طراحی شامل  GSA و DOD ارائه شده بود. این روش اجازه می دهد که شکست محلی زمانی رخ می دهد که باد شدید وجود داشته است. اما به دنبلا ارائه مسیرهای بار متناوب بوده به طوری که آسیب اولیه را می توان شامل  آن دانست و فروپاشی عمده را می توان جلوگیری کرد. یک مثال در شکل 1 نشان داده شده است. تحت این سناریو،وقتی یک ستون داخلی حذف شده است،یک مسیر بار جایگزین می تواند از طریق مجموعه ساختاری مجاور از جمله تیرها ،ستون ها و مفصل ها باشد. یکی از مکانیسم های کلیدی برای کاهش گسترش مانند مهره های دومینو است که اثری برای  توزیع مجدد بار اعمال شده برروی اعضای آسیب دیده دارد که از طریق یک زنجیر عمل می کند. همانطور که که در شکل 1 نشان داده شد،اصطلاح عمل زنجیره  به توانایی مقاومت در برابر بارهای عمودی از طریق تشکیل یک مکانیسم رشته مانند گفته می شوند. قابل توجه است که مفصل های تیرها به ستون از عناصر حیاتی هرسازه بوده و آنها معمولا کنترل میزان فرایند زنجیره را به عهده دارند که به دلیل مقاومت محدود و ظرفیت چرخشی مفصل ها می باشد. با این حال،اگرچه تحقیقات گسترده در انواع مختلفی از رفتار مشترک تحت بارهای گرانشی انجام شده است،تدوین رویکرد مبتنی براین مولفه د طراحی ها به صورت مشترک دیده می شود. تا به امروز ،نسبتا تعداد کمی از پژوهش ها وجود دارد که مربوط به مطالعات رفتار اتصال غیرطبیعی در معرض بارها بوده و به ویژه برای اتصالات پیچی فولادی است. پس از فاجعه ساختمان مرکز تجارت جهانی،برخی از محققان یکپارچگی مشترکی را به عنوان یک پارامتر کلیدی برای حفظ تمامیت ساختاری تحت عمل زنجیره را شناسایی و حفظ کرده اند که تحقیقات گسترده ای را داشته است. کاندوال و الناویل شبیه سازی ساختاری ار ب منظور بررسی تعدادی از طراحی های کلیدی را برای متغیرهای تشکیل دهنده عامل نفوذ در زنجیره را انجام داده اند که برای فولاد  با قاب خمشی بوده است. اتصالات جوش داده شده و بدون کاهش بارها در سازه فولادی در نظر گرفته شده است. ساداک و همکارانش به انجام یک ارزیابی آزمایشگاهی و تحلیل از عملکرد ستون های فولادی با دو نوع اتصال از نوع   اتصالات خمشی پرداختند. در سال 2009،کارنس و همکارانش یک برنامه آزمایش متشکل از یک قاب فولادی را در معرض تخریب مورد ارزیابی قرار دادند. رفتار مفصل های پیر به ستون در معرض تخریب تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. قسمت های جوش داده شد متعارف و قابلیت های اتصال به صفحه نیز مورد بررسی قرار گرفت. دومنیک به انجام یک آزمون تجربی و آزمون مشترک در 5 تیر به ستون اقدام نمود که به منظور مشاهده توسعه عملکرد زنجیره ای و اثر ن بررفتار اتصال بوده است. منحنی M-N برای تعامل مفصل های کامپوزیتی تحت خمیرگی و زمان های تضعیف می باشد. ایزودین و همکارانش و لاسیس و همکارانش پیشنهاد یک چهارچوب ساده را برای ارزیابی فروپاشی تدریجی ساختمان های چندطبقه را با توجه به ازدست دادن ناگهانی ستون ها را به عنوان یک سناریو طراحی نمودند. تحقیقات دیگر در مورد آثار فروپاشی تدریجی را می تواند در تحقیقات کیان و لی و سان و همکارانش دید.آزمون های تجربی و شبیه سازی عددی انجام شده در رابطه با رفتار ساختاری انها در مقاطع فولادی در ستون ها با استفاده از انواع مختلف مفصل ها انجام شد.وانگ یک بررسی را براساس برخی مطالعات تحقیقاتی ارائه شده اخیر در رفتار فولاددر این شرایط را انجام داد. یو و همکاران به انجام یک سری از آزمایش ها را برای بررسی استحکامانواع معمول اتصالات فولادی را ارائه نمودند. حالت صفحه ای و صفحه انعطاف پذیر و صفحه پایانی و گوه در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفتند. تاکنون آثار پزوهش ها بسیار محدود در رابطه با اتصالات فولادی بوده است که در سناریوی عمل زنجیره ای حذف شده است. بسیاری از آثار با تمرکز برروی اتصالات جوش بوده است. بااین حال،در اروپا،اتصالات پیچی فولادی مانند صفحه ها و صفحات پایانی و پیت کردن و صفحه پایانی توسعه یافته بسیار محبوب بوده و ارزیابی انواع اتصالات در فرایند زنجیره ای مهم و به موقع بوده است. رفتار هردو اتصالات فولادی پیچی ساده و نیمه سخت تحت سناریوی حذف ستون ها بوده است که در ان اتصالات درمعرض افزایش رکیب خم و تنش یکنواخت بوده اند. اما از لحاظ تجربی بررسی نشده اند. این ساختار توسط گروهی در دانشگاه صنعتی نانیانگ در حال انجام بوده که یک سری از برنامه های تحقیقاتی را به منظور بررسی رفتار فولاد و بتن از ساختارهای تحت سناریوی ستون را انجام داده اند. این پروژه شامل یک سری از آزمایشات ساده معمولی و اتصالات فولادی پیچی نیمه سخت بوده و از روش المان محدود به بررسی رفتار اتصال و توسعه مدل های مکانیکی برای تجزیه و تحلیل و طراحی استفاده نموده اند. یانگ و تان انجام شبیه سازی عددی را از آزمون های تجربی داشته اند که در مقاله حاضر ارائه شده است. علاوه براین پارامترهای گسترده ای دراین مطالعه با استفاده از این مدل های عددی معتبر انجام شده است که بدست آوردن ظرفیت چرخشی انواع مختلف از اتصالات را تحت عملکرد زنجیره ای داشته است. مقاله حاضر تنها برروی آزمون های تجربی فولادهای بامفاصل پیچی تیر به ستون تحت یک ستون بوده که در شرایط سناریوی عملکرد زنجیره بوده و پیامدهای طراحی آن را ارائه نموده اند.