بررسي رفتار خمشي اتصالات نيمه گيردار پيچي تقويت شده در اسكلتهاي فولادي

يوسف حسين زاده*، محمد علي لطف اللهي يقين** و محمدرضا فرج پور *** دانشكدة مهندسي عمران، دانشگاه تبريز

(دريافت مقاله: ٧/٤/١٣٨٩- دريافت نسخه نهايي: ١٦/٥/١٣٩٠)

چكيده – در اين مقاله، تأثير سخ ت كنن دهها در رفتار استاتي كي اتصالات نيمه گيردار پيچي تير به ستون در اس كلتهاي فولادي بررس ـي ش ـ دهاس ت. م دلهاي اجزاي مح دود اتصالات نيمه گيردار پيچي تقوي ت ش ده ايجاد و با استفاده از نتايج تجربي صح ت م دل اجزاي مح دود كنت ـرل ش ـ دهاس ت. در م دل اجزاي مح دود، رفتار غيرخطي مصالح، غيرخطي هن دسي و همچنين رفتار غيرخطي تماس ورق اتصال و بال ستون مورد توجه قرارگرفته اس ت . سپس با تحلي ل پارامتري ك اتصالات با استفاده از نرم افزار اجزاي مح دودABAQUS ، اثر پارامترهاي مختلف در توزيع تنش كش ـشي
در ترازهاي مختلف پيچ، سختي دورانيو مقاوم ت خمشي اتصال مورد بررسي قرار گرفته اس ت. با توجه به اين كه استفاده از سخ ت كنن دههاي جان ستون و ورق انتهايي ميتوان د رفتار اتصال را تح ت تأثير قرار داده و مقاوم ت خمشي و سختي دوراني آن را تغيير ده د، در نظر گرفتن اث ـر س ـخ تكنن ده ها در رفتار خمشي اتصال در مرحله طراحي ضروري به نظر ميرس د.
واژگان كليدي : اتصالات با ورق انتهايي، تحلي ل اجزاي مح دود، توزيع تنش كششي، قاب فولادي، منحني لنگر -دوران، مسئله تماس

Investigation of Flexural Behavior of Stiffened Bolted Semi Rigid Connections in Steel Frames

Y. Hosseinzadeh, M. A. Lotfollahi Yaghin, and M. R. Farajpour

Department of Civil Engineering, University of Tabriz

Abstract: In this paper, the effect of stiffeners on static behavior of semi rigid beam to column bolted connections in steel frames was investigated. Also, finite element models of semi rigid stiffened bolted connections were made and compared with experimental results. In the analytical models, the material and end plate-column flange contact nonlinearities and geometrical discontinuities were taken into account. The results of parametric analyses by using ABAQUS were presented and the effect of various parameters on tension force distribution in bolt row, rotational stiffness and flexural durability were investigated. Due to the effects on flexural durability, rotational stiffness and connection behavior, it is necessary to consider the effects of panel zone and end plate stiffeners in design method.
6400817071

* – استاديار ** – استاد *** – كارشناسي ارشد

Keywords: end-plate connection, finite element analysis, tension stress distribution, steel frame, moment rotation curve, contact problem.

فهرس ت علائ م
رابطه لنگر دوران اتصال در محل ورق انتهايي دوران كل اتصال
دوران واحد روي محور افقي شاخص گيـرداريآيين نامه اروپا
دوران حاصل از تغيير شكل ورق اتصال دوران پلاستيك تير در سيستم قاب
دوران حاصل از تغيير شكل پانل جان سـتون درمحل اتصال M−ϕep ϕ

ϕ
ϕep ϕp ϕs مدول الاستيسيته مصالح تير
لنگر واحد روي محور قـائم شـاخص گيـرداريآيين نامه اروپا لنگر اتصال لنگر پلاستيك تير
منحني لنگر دوران اتصال
رابطـه لنگـر دوران اتـصال در محـل پانـل جـان ستون E

M
Mcon
Mpb
M−ϕ
M−ϕs

١- مقدمه
اتصالات خوب طراحي شده ميتوانند با مشاركت در رفتـارغير خطي قابهاي فولادي، رفتـار كلـي سـازه را بهبـود بخـشند.
ظرفيت دوراني مناسب اتصالات پيچـي ايـن امكـان را بـه آنهـاميدهد كه به جاي ايجاد ترك، با تغيير شـكل غيـر الاسـتيك وجذب انرژي، از تغيير مكان جانبي بيشتر قاب جلوگيري كرده ونياز به شكل پذيري در تيرهـا و سـتونها را كـاهش دهنـد. ايـنموضوع لزوم وجود يك روش تحليل و طراحي دقيق اتـصالاترا نشان مي دهد[١ – ٣]. قبل از زلزله سال ١٩٩٤ نورتريج، چنين تصور ميشد كه قاب با اتصالات جوشي، بهترين سيـستم بـرايتحمل بارهاي ثقلي و جانبي است. چنين انتظـار مـيرفـت كـهخرابي اين قابها به تسليم و كمانش موضعي در تيرها و سـتونهاو همچنين به جابهجايي نـسبي كوچـك مانـدگار بـين طبقـاتمحدود شود [٤]. زلزله نورتريج باعـث ايجـاد خرابـي در ناحيـهجوش اتصالات و ايجاد ترك در ناحيه فولاد گرما ديده اعضاياتـصال شـد. از طـرف ديگـر بـه دليـل وجـود امكـان سـاخت كارخانهاي اتص الات پيچي، ايمني بالا، هزينه كم اجـرا، سـرعتمونتاژ بالا و كنترل كيفي آسان، اتصالات پيچـي را مـورد توجـهروزافزون طراحان قرار داده است.
اتصالات پيچي با ورق انتهـايي در سـازههـاي فـولادي بـهصورت اتصالات خمشي به كار برده ميشوند. در يـك تقـسيمبندي كلي، اتصالات پيچي بـا ورق انتهـايي را مـيتـوان بـه دوگروه، اتصالات با ورق انتهايي بدون لبـه١ و اتـصالات بـا ورقانتهايي لبه دار٢ تقـسيم بنـدي كـرد. هـر يـك از ايـن دو دسـتهميتواند به صورت تقويت شـده بـا سـخت كننـده و يـا بـدونتقويت، طراحي و اجرا شود.
در روشهاي متداول طراحي قابهاي فولادي، اتصالات تير بهستون به صورت مفصلي يا گيردار كامـل فـرض مـيشـوند . در سالهاي اخير به منظور شناخت رفتار واقعي اتـصالات و تعيـينميزان نيمه گيرداري آنها، مطالعـه رفتـار اتـصالات مـورد توجـهمحققان قرار گرفتـه اسـت. كريـشنامورتي بـا سرپرسـتي گـروهتحقيق ـاتي ان ستيتوي AISC و انجم ـن مجري ان س ـاختمانهايفولادي آمريكا٣، اولين مطالعـات را در زمينـه رفتـار و طراحـياتصالات پيچي انجام داده است. كار تحقيقـاتي او در دو زمينـهنظري و تجربي پيش رفت و حاصل آن دهها گـزارش، مقالـه وپايان نامه بود. نتايج اين تحقيقات در آيـين نامـهAISC (1980) به عنوان ضوابط طراحي اتصالات پيچـي وارد شـده اسـت [٥].
شربورن و بهاري اتصالات پيچي را با نرم افزار اجـزاي محـدود ٤ANSYS مدلسازي كـرده و رفتـار دو بعـدي آنهـا را بررسـيكردند. آنهـا در تحقيقـات خـود تـأثير خـصوصيات هندسـي و

جدول١- مشخصات هندسي تير و ستون (ميليمتر)
ضخامت
بال عرض
بال ضخامت جان ارتفاع پروفيل
١٢ ٢٠٠ ٨ ٣٠٠ تير
١٢ ٢٥٠ ٨ ٣٠٠ ستون

مكــانيكي پــيچ و ورق اتــصال را در رفتــار كلــي آن بررســيكردند[٦]. تحقيقات آنها نحوه توزيع فـشار تماسـي٥ حاصـل ازنيروهاي اهرمي شدن را در اتصالات پيچـي نـشان داد. آنهـا درتحقيقات خود ٣٤ مدل مختلف از اتصالات تقويت شده با ورقانتهايي لبه دار و ١٩ مدل اتصال تقويـت نـشده بـا ورق انتهـاييبدون لبه را ايجاد و بررسي كردند. ويلر با استفاده از نـرم افـزارABAQUS، اتصالات تير بـه سـتون را بـراي يـافتن فرمولهـايطراحي آنها مدل كرده است [٧]. در سـال ٢٠٠٦، اوربونـاس وآلفونساس د ر دانشگاه سالكوتكياي ليتواني مطالعاتي را در زمينهاتصالات پيچي انجام دادند [٨]. اساس تحقيقـات آنهـا بـر پايـهمدل مؤلفه ٦ آئين نامه اروپا بود و آنها صحت مدلسازي خـود رابر اساس نتايج تجربي داسيلوا از دانشگاه پراگ ارزيـابي كردنـد[٩]. در اين مقاله نيز از اين بانك اطلاعات آزمايـشگاهي بـرايارزيابي دقت مدلهاي اجزاي محدود استفاده شده است.
به دليل فراواني پارامترهاي مؤثر بر رفتار اتصالات و هزينـهزياد تحقيقات آزمايشگاهي، استفاده از روش اجزاي محـدود درتعيين رفتار و توسعه روشهاي طراحي اتصالات اجتناب ناپـذيراست. پارامترهايي مانند قطر پيچ، تعداد رديفهاي پيچ، فواصل وموقعيت سوراخ، نـوع سـوراخ، ضـخامت ورق اتـصال، ميـزاننيروي پـيش تنيـدگي پـيچ، خـواص مكـانيكي پـيچ و ضـريباصطكاك مابين ورق و بال ستون در رفتار اتصال مؤثرند.
روشهاي طراحي اتصالات پيچي بر مبنـاي مـدل دو بعـديتنش مسطح كريشنامورتي استوار است. پيشرفتهاي اخير در نرمافزارهاي اجزاي محدود و ابزارهاي اندازهگيـري ايـن امكـان رافراهم كرده است كه با ارائه درك درستي از نحوه توزيع تـنش،ك رنش و رفت ار اتـصال، بهب ود روش هاي تحلي ل و طراح يامكانپذير باشد . در اين مقاله، براي بررسي تأثير سخت كننده دررفتار اتصالات پيچي با ورق انتهايي، ١٠ مـدل اجـزاي محـدوداتصال تير به ستون ايجاد و با نرم افزارABAQUS تحليل شـدهاست[١٠]. در اين مدلسازيها، تغيير شكلهاي بزرگ، خواص غيرخطي مصالح و غير خطي هندسي در نظر گرفته شده است[١١].
رفتار اتصالات تقويت شده با سخت كنندههـا ي جـان سـتون وورق انتهايي در حالتهـاي مختلـف بـا اتـصالات تقويـت نـشدهمقايسه شده است. مقاومت خمشي، سختي دورانـي، منحنيهـايلنگر-دوران و توزيع تنش كششي در رديفهاي مختلـف پـيچ درمدلهاي اجزاي محدود تعيين و با مقادير تجربي مقايسه شدهاند.
اين تحقيق نـشان داده اسـت كـه اسـتفاده از سـخت كننـده دراتصالات پيچي ميتواند رفتار اتصال و درجه گيرداري آن را بـهميزان قابل توجهي تغيير دهـد. پـس اصـلاح روشـهاي متـداولطراحي براي لحاظ كردن اثر سخت كنندهها در رفتار اتصال، كهمعموَﹶلَا در فرايند طراحي ناديده گرفته ميشود، ضرورت دارد.

٢- مدلسازي اجزاي محدود
٢-١- مشخصات هندسي مدلها
مشخصات هندسي تير و ستون در ١٠ مـدل ايجـاد شـده،يكسان است . اين مشخصات در جدول (١) ارائه شـده اسـت.
در مدلهاي اجزاي محدود، تأثير ضـخامت ورق انتهـايي، قطـرپيچ، سخت كنندههاي ستون و سخت كنندههاي ورق انتهـاييدر مقاومت خمشي، سختي دوراني و نحوه توزيع تنش كششي پيچها بررسي شده است. براي اين كار دو گـروه مـدل ايجـادشده است . گروه اول اتـصالات بـا ورق انتهـايي بـدون لبـه وگروه دوم اتصالات با ورق انتهايي لبهدار هستند . دو مـدلFE وFS بدون لبه، به ترتيب با دو رديـف پـيچ و بـدون سـختكننده و سه رديف پيچ و تقويت شده با سخت كننده در جـانستوناند. مدلEE داراي سه رديف پيچ و بدون سخت كننـدهاست.
در مدلهاي با پيشوندES ، ورق انتهايي لبه دار بوده و دارايتركيبات مختلف از سخت كننده جـان سـتون و سـخت كننـده ورق اتصالاند. براي بررسي تأثير ضخامت ورق و قطر پـيچ دررفتار اتصالات، در مدلES4 ضخامت ورق اتصال افزايش دادهشده است . در مدلES5 بـا ثابـت نگـه داشـتن ضـخامت ورقاتصال، قطر پيچ افزايش يافته است. در مـدلES6 قطـر پـيچ وضخامت ورق اتصال همزمان افزايش داده شدهاند. همچنـين درمدلES7 با ثابت نگه داشتن قطر پـيچ، ضـخامت ورق اتـصالكاهش داده شده است. مشخصات دقيق مدلهاي اتصالات ايجادشده در جدول (٢) ارائـه شـده اسـت. شـكل (١) و (٢) نحـوهبارگذاري و مشخصات هندسي مدلها را نشان مي دهد.
جدول٢- مشخصات هندسي مدلهاي اجزاي محدود
نمونه نوع اتصال ضخامت ورق (mm) قطر پيچ (mm) تعداد پيچ نيروي پيش تنيدگي (KN) سخت كننده ستون سخت كننده ورق
FE flush* ٢٠ ٢٠ ٤ ١٥٥ no –
EE extended** ٢٠ ٢٠ ٦ ١٥٥ no no
FS flush ٢٠ ٢٠ ٦ ١٥٥ yes –
ES1 extended ٢٠ ٢٠ ٨ ١٥٥ yes yes
ES2 extended ٢٠ ٢٠ ٨ ١٥٥ yes no
ES3 extended ٢٠ ٢٠ ٨ ١٥٥ no yes
ES4 extended ٢٥ ٢٠ ٨ ١٥٥ yes yes
ES5 extended ٢٠ ٢٤ ٨ ٢٢٥ yes yes
ES6 extended ٢٥ ٢٤ ٨ ٢٢٥ yes yes
ES7 extended ١٦ ٢٠ ٨ ١٥٥ yes yes
* اتصال با ورق بدون لبه، ** اتصال با ورق لبه دار.

758952-1878967

1936496-1878967

1975105-1878967

sec x-xsec x-xsec x-xsec x-x
Model ES1~ES7Model FSModel FEModel EE
شكل١- مشخصات هندسي ورق اتصالات
نحوه مدلسازي -٢-٢
بـراي مدلـسازي اتـصالات از نـرم افـزار ABAQUS 6.71 استفاده شده است. براي ايجاد اجزاي اتصال، از اجزايSOLID استفاده شده است [١٢]. در مدلـسازي جـوش نفـوذي، از قيـدTIE نرم افزار براي يكپارچه كردن قطعات جـوش كـاري شـدهمانند سخت كنندهها، ورق انتهايي و اتصال بال به جان در تير وستون استفاده شده است. اتكاي صفحه اتصال به بال سـتون بـهصورت اتكاي سخت اصطكاكي و با قابليت جداشـوندگي بعـداز بار برداري تعريف شده است. اتكاي بدنه پيچ به لبـه داخلـي سوراخ نيز به صورت سخت و بدون ضـريب اصـطكاك٧ مـدلشده است . نيروي پيش تنيـدگي پيچهـا بـا اسـتفاده از خـواصگرمايي مصالح و با كاهش موضعي گرماي مـصالح پـيچ اعمـالشده است.
براي مش بندي اجزاي اتصال از مشهاي شش وجهي مرتبـهپايين استفاده شده است. براي تعيين انـدازه دقيـق مـش بنـدي،تحليل همگرايي اجزا انجام شده است [١]. به عنوان نمونـه، درتحليل همگرايي پيچ، نيروي كششي ثابت به محور پيچ اعمال وتغيير طول پيچ در مش بنديهاي مختلف اندازهگيري شده اسـت .
با مقايسه نتايج و با در نظر گرفتن زمان لازم براي تحليل مـدل،اندازه مش بندي مناسب انتخاب شـده اسـت. در مـدل اجـزاي

جدول٣- نتايج تحليل همگرايي پيچ
اختلاف در
تغيير طول حداكثرتنش فون ميزس در محور پيچ (pa) تغييرطول كلي پيچ
(mm) شماره گره
مورد يررسي بارگذاري كششي پيچ(N) ابعاد مش (m)

– 9173 10/ × 3 172 10/ × −9 Sp۱-۶۵ P=۵۰۰۰ ۰۰۳/۰ متر
– 1825 10/ × 3 344 10× −12 Sp۱-۶۵ P=۱۰۰۰ %۱۶ 9586 10/ × 3 206 10/ × −9 Sp۱-۶۵ P=۵۰۰۰ ۰۰۲/۰ متر
%۱۶/۷ 191 10/ × 3 413 10× −12 Sp۱-۶۵ P=۱۰۰۰ %۵/۶ 9 47 10/ × 3 219 10/ × −9 Sp۱-۶۵ P= ۵۰۰۰ ۰۰۱/۰ متر
(مش انتخاب شده)
%۵/۷ 189 10/ × 3 4 38 10/ × −12 Sp۱-۶۵ P=۱۰۰۰ محدود پيچ، مش بندي با ابعاد ٠٠١/٠ متر انتخاب شـده اسـت. نتايج تحليل همگرايي پيچ تحت بارگذاري كشـشي در جـدول (٣) ارائه شده است. شكل (٣)، مـدل اجـزاي محـدود و نحـوهمش بندي يكي از اتصالات را نشان ميدهد.

٢-٣- خواص مكانيكي مصالح
در مـدل اجـزاي محـدود، خـواص مكـانيكي مـصالح ورق انتهايي، سخت كنندهها، تير و سـتون از فـولاد نرمـهST37 بـهصورت ٧ خطي و با ضريب پواسون ٣/٠ به نـرم افـزار معرفـيشده است . بر اساس نتايج كوپن تست، تنش تسليم فولاد نرمـه٣١٠ و مدول الاستيسيته آن ١٩٠٧٠٧ مگاپاسكال در نظر گرفتـه شده است [١٣]. خواص مكانيكي مصالح پـيچ پـر مقاومـت بـهانضمام سر پيچ و مهره آن از نوعA490 و ياCL10.9 بوده و بهصورت ٣ خطي به نرم افـزار معرفـي شـده اسـت. جـدول (٤) خواص مكانيكي مصالح پيچ را نشان ميدهد. همچنين ضـريباصطكاك ورق انتهايي و بال سـتون برابـر ٤٤/٠ در نظـر گرفتـهشده است [٨].

٢-٤- ارزيابي دقت مدلهاي اجزاي محدود
دقت مدلهاي اجزاي محدود با استفاده از نتـايج آزمايـشهايداسيلوا و همكاران [٩] ارزيابي شده است. به عنـوان نمونـه درمدل اتصال FE از دو حسگر جابه جايي CH42 وCH39 نصب شده در ٨ و ١٠٠ سانتيمتري ورق اتصال اسـتفاده شـده اسـت.
شكل (٤) مـدل آزمايـشگاهيFE و محـل نـصب حـسگرها رانشان ميدهد. حسگر ٤٢ به دليل نشان دادن تغييرشكلهاي ستونو حسگر ٣٩ به دليل نشان دادن جابهجايي حاصل از تغييرشكلستون، تير و اجزاي اتصال و تمركز خطـا در نزديكتـرين نقطـهاعمال بار در فاصله ١ متري ورق مورد استفاده قرار گرفتـهانـد .
شكل (٥) و (٦) مقايـسه تغييرمكـان حاصـل از تحليـل اجـزاي
جدول٤- تغييرات تنش و كرنش مصالح پيچ پرمقاومت [١٣]
١١٦٠ ١١٦٠ ٩٩٠ (Mpa)تنش
٠/١٥ ٠/١٣٦ ٠/٠٠٤٨٣ كرنش

محدود و مدل آزمايشگاهي را در دو حسگر فوق نشان ميدهد.
حداكثر خطاي مدل اجزاي محدود ٨ درصد تعيين شده است.

٢-٥- روش بارگذاري و تحليل
در مرحله بارگذاري مدلهاي اجزاي محدود، لنگـر خـارجيحاصل از بار نقطهاي در فاصله ١٢٠ سانتيمتري ورق اتـصال در١٨ مرحله به صورت پلهاي به مدل اجزاي محدود اعمـال شـدهاست. در تحليل، خـواص غيرخطـي هندسـي و تغييرشـكلهايبزرگ در نظر گرفته شده است. براي تعيـين نقطـه گـسيختگي٨ اتصال، از معيار تسليم فون ميزس استفاده شده است.

٣- نتايج تحليل اجزاي محدود
٣-١- ظرفيت تحمل بار و مقاومت خمشي اتصالات
نمودار بار – جابهجايي اتـصالات در شـكل (٧) ارائـه شـدهاست. در اين نمودار، جابه جايي محل اعمال بار مورد توجه قرار گرفته اسـت. در جـدول (٥)، ظرفيـت تحمـل بـار و مقاومـتخمشي اتصالات، حاصل از تحليل اجـزاي محـدود ارائـه شـدهاست. مدلES1 كـه داراي سـخت كننـده جـان سـتون و ورق
M(kN.m)

شكل٥- مقايسه نتايج اجزاي محدود و آزمايشگاهي در حسگر CH39

شكل٦- مقايسه نتايج اجزاي محدود FEو آزمايشگاهي در حسگر CH42.

جدول٥- نتايج تحليل اجزاي محدود.
مدل مقاومت خمشي(kN.m) مقايسه مقاومت خمشي با مدل ES1 طبقه بندي
١ FE ١٩٠ %-٧١ Semi rigid
٢ EE ٤٢٦ %-٣٥ Semi rigid
٣ FS ٣٧٥ %-٤٣ Semi rigid
٤ ES1 ٦٦٥ %٠/٠ Semi rigid
٥ ES2 ٥٨٨ %-١١/٨ Semi rigid
٦ ES3 ٦١٥ %-٧/٣ Semi rigid
٧ ES4 ٦٩٠ %٤/٥ Semi rigid
٨ ES5 ٧٠٩ %٦/٣ Semi rigid
٩ ES6 ٧٢٥ %٩/١ Semi rigid
١٠ ES7 ٦٢٧ %-٥/٥ Semi rigid

821183144695

Load(kN)
Displacement (mm)
شكل٧- منحني بار- تغيير مكان محل اعمال بار مدلهاي اجزاي محدود.

اتصال است، به عنوان مبناي مقايسه انتخاب شده است. در سايرمدلها نسبت به مدلES1 يك يا چند پارامتر، از جمله ضخامتورق انتهايي، قطر پيچ و موقعيت سخت كنندهها تغيير داده شدهاست.
تحليلها نشان ميدهند كه نقش سخت كنندههاي ورق اتـصالدر افزايش مقاومت خمشي بيشتر از سخت كنندههاي جان ستوناست. مدلES2 داراي سخت كننده در جان سـتون و مـدلES3 داراي سخت كننده هاي فوقاني و تحتاني ورق اتصال بوده و فاقـدسخت كننده جان ستون است. در اين دو مدل، مقاومـت خمـشياز مدل مبنايES1 كمتر است. در مدلES2 سـخت كننـدههـايورق اتصال حذف شده است و مقاومت خمشي بـه ميـزان ٨/١١ درصد نسبت به مدلES1 كاهش يافته است. اين كاهش مقاومتدر مدل ES3 برابر با ٣/٧ درصد است.
براي بررسي تأثير ضخامت ورق اتصال و قطر پيچ، در مدلES4 وES5 كه از ناحيـه ورق اتـصال و جـان سـتون تقويـتشدهاند به ترتيب ضخامت ورق اتصال و قطر پيچ افـزايش پيـداكرده است، در اين دو مدل، مقاومت خمـشي نـسبت بـه مـدلمبنايES1 حدود ٥ درصد افزايش پيدا كرده است. مقايـسه دومدل فوق نشان ميدهد كه تأثير افـزايش قطـر پـيچ در افـزايشمقاومت خمشي اتصال بيـشتر از تـأثير افـزايش ضـخامت ورقاتصال است . در مدلES6 ، قطر پيچ و ضـخامت ورق همزمـانافزايش يافته اسـت و يـك افـزايش ٥/٩ درصـدي در مقاومـتخمشي اتصال حاصل شده است. در مـدلES7 ضـخامت ورقاتصال كاهش پيدا كرده ولي كاهش چنداني در مقاومت خمشياتصال ملاحظه نميشود. در مق ايسه مقاومت نمونههـايES2 وES3 با مقاومت نمونههاي ES4 و ES5، ديده مي شود كه تـأثير استفاده از سخت كننده در افـزايش مقاومـت خمـشي بيـشتر ازتأثير افزايش قطر پيچ و ضخامت ورق اتصال است بهطوري كهدر حذف سخت كننـدههـا، در نمونـههـايES2 وES3 ميـزانكاهش مقاومت حدود ١٠ درصد است.
همانطوريكه نمودارهاي شكل (٧) نشان ميدهد، مقاومتخمشي مدلهاي اجزاي محدود اتصالات با ورق بدون لبه (FE و FS)، بسيار كمتر از ساير مدلهاسـت. بنـابراين مـيتـوان فـرضاتصالات مفصلي را در اين نمونهها صحيح دانسته و در تحليـلو طراحي از آن استفاده كرد.
اتصال مدلES7 بـا ورق اتـصال نـرم و قطـر پـيچ زيـاد وسخت كنندههـاي ورق انتهـايي و جـان سـتون، داراي مكـانيزمشكست نرم، مقاومت خمشي و شكل پذيري مناسب اسـت. در اي ن اتـصال شك ست سي ستم از ناحي ه ورق ات صال ب وده و
نزديكترين نتـايج در پـيش بينـي تنـشهاي وارده بـه پـيچ را در

شكل٩- دوران اتصال تحت خمش.

مقايسه با روشهاي طراحي بهدست ميدهد. تغيير شـكل نهـاييمدلهاي اجزاي محدود تحت بارگـذاري خمـشي در شـكل (٨) نشان داده شده است.

٣-٢- رفتار لنگر-دوران اتصالات

ES1 ES2 ES3

EE FS FE
شكل٨- تغيير شكل نهايي برخي از مدلهاي اجزاي محدود تحت بارگذاري.
ميزان گيرداري اتصالات با منحني لنگـر-دوران آنهـا تعيـينميشود. ϕ زاويه دوران اتصال و يا تغيير زاويه خط محور تيـرو ستون در محل اتصال است. در ايـن مقالـه، زاويـهϕ ، تغييـرزاويه خط واصل لبه انتهايي بالهاي تير در محل اتصال اسـت واز دو زاويهϕep وϕs به ترتيـب دوران ورق اتـصال و دورانچشمه اتصال تشكيل شده است. شكل (٩) نحـوه تغييـر شـكلدوراني اتصال با ورق انتهايي را نشان مي دهد.
شكلهاي (١٠) تـا (١٤)، نمودارهـايM−ϕs ، M−ϕ وM−ϕep اتصالات را نشان مي دهند. فـرض شـده اسـت كـهاتصالات مورد بررسي در يك قاب مهار بندي نشده بـا طـولتير ٥ متر بهكار برده شدهانـد . بـراي تعيـين ميـزان گيـردارياتصال از ضوابط آيين نامه اروپـا اسـتفاده شـده اسـت [١٤]. آيـين نامـه اروپـا مـرز اتـصالات نيمـه گيـردار و گيـردار را مشخص كرده است. اين مرز بنـدي شـامل يـك منحنـي سـهخطي بدون بعـد اسـت. بـراي بررسـي نيمـه گيـرداري يـكاتصال، بايد پارامترهاي اين منحنـي بـر اسـاس شـرايط قـابتعيين شود . براي تعيين شرايط مرزي ميتوان از معادلات زيراستفاده كرد.
25147-35524

M = MMconpb (١) ϕ= ϕϕp ( ٢)

65532115195

A
B
M-
Ф
s
Boundary
M-
Ф
ep
M-
Ф
100
200
400
300
600
500
700

A

B

M-

Ф

s

Boundary

M-



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید