قاب‌های فولادی دارای بادبند و اتصالات نيمه صلب
اتصالات به سه دسته اتصالات مفصلی، صلب و نیمه صلب تقسیم مـی‌شـوند. در طراحـی پلاسـتیك، اتـصالات ممكـن است به دو دسته اتصالات با مقاومت بالا و اتصالات با مقاومت پائین تقسیم شوند. در اتصالات با مقاومت بالا، مقاومت اتصال بیشتر از مقاومت تیر وابسته است و به هنگام ایجاد مفصل پلاستیك، این مفصل در تیر تشكیل می‌شود. در حالی كه در اتصالات با مقاومت پایین، مفصل در اتصال ایجاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت به استثناء حالت اتـصال مفـصلی كـه در قاب‌های مقاوم خمشی كاربرد ندارند.
اتصالات صلب
چهار حالت اتصال صلب با مقاومت بالا، اتصال نیمه صلب با مقاومت بالا، اتصال صلب با مقاومت پـائین و اتصال نیمه صلب با مقاومت پایین در سازه‌های مقاوم خمشی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از اتصالات نیمه صلب در سازه‌ها، علاوه بر اینكه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. به خاطر تعدیل در مقادیر نیروهای عـضو مربوطه، از نظر رفتار سازه‌ای و شكل پذیری بسیار بهتر عمل می‌كنند.
در آئین نامه‌ها و مراجع موجود، مباحث مربوط به شناخت اتصالات نیمـه صلب و تأثیر آن بر خواص و رفتار سازه به اندازه اتصالات مفصلی و صلب گسترده نبوده و در حد تحقیقات و مباحث خاص مطرح شده اسـت. اتصالات نیمه صلب هم بر خواص الاستیك و هم بر خواص پلاستیك سازه تأثیر گذاشته و رفتار سازه را تغییر می‌دهند. از جمله این تغییـرات را می‌توان تغییر در عكس العمل‌های انتهایی تیر، ماتریس سختی، ماتریس جرم، زمان تناوب و رفتار لرزه‌ای سازه را نام برد. اتصالات صلب، اتصالی كه درجه گیرداری آن بیش از ۹۰ ٪ است، درجـه گیـرداری آن كمتـر از ۲۰٪ بوده نام دارد. اتصال نیمه صلب، اتصالی است كه درجه گیرداری آن بین ۲۰ ٪الی ۹۰ ٪ است. درجه گیرداری اتصال بنا به تعریـف، نـسبت لنگـر انتقال یافته توسط اتصال به لنگر حالت گیرداری كامل است. اما درجه گیرداری با توجه به اینكه علاوه بـر مشخـصات خـود اتـصال بـه لنگـر، حالت گیرداری كامل است، برای تحلیل سازه‌ها با اتصالات نیمه گیردار، نمی‌تواند چندان كاربردی داشته باشد. بنابراین از سختی دورانی كـه شیب منحنی لنگر – دوران است و كاملاً به مشخصات خود اتصال مربوط است، می‌توان استفاده نمود.
سختی دورانی اتصال، با توجه به جزئیات اتصال توسط مدل‌های ریاضی بدست می‌آید و یا توسط برنامه‌هـای كامپیوتری، اتصالات مدل شوند و با آنالیزهای متعدد، رفتار واقعی آنها بررسی شوند. از دیدگاه اقتصادی به صرفه بودن استفاده از اتصالات نیمه گیردار به سادگی اجرا و رفتار مناسب قاب‌های نیمه گیـردار مربـوط مـی‌شـود در تحقیق بر روی قاب‌های خمشی فولادی نشان داده شده كه استفاده از اتصالات نیمه گیردار باعث كاهش در حدود ۲۰ درصد در هزینـه‌هـای كلی قاب شامل هزینه‌های اجرا و مصالح شده است. در حالت كلی نیز ثابت شده‌كه جواب مسأله طراحی بهینه مقاوم در برابر زلزله لزوماً یك قاب گیردار نیست.
اتصالات گیردار در مقایسه با اتصالات جوشی گیردار، ظرفیت تحمل لنگر كمتر و در مقابل ظرفیت چرخش پلاستیك بیشتری دارد. این ظرفیت چرخش پلاستیك بیشتری دارد این ظرفیت چرخش بیشتر، آنها را قادر می‌سازد كه به جای ایجاد خرابی به صـورت غیرالاسـتیك تغییـر داده و از تمركز تنش در اتصالات و از انتقال نیروی زیاد از تیربه ستون‌ها جلوگیری می‌كند. و این تصور كـه كـاهش سـختی اتـصالات، باعـث افزایش پریود سازه و باعث ایجاد نیروهای داخلی كمتری (برش پایه كمتر) و تغییر مكان نسبی بیشتر مـی‌شـود، در حالـت كلـی درسـت نبـوده و تغییر مكان نسبی طبقات نیز كاهش می‌یابند.
گروه بندی اتصالات
اتصالات تیر به ستون مجموعه‌ای از نیروهای داخلی را منتقل می‌كنند. در اتصالات قاب‌های سـاختمانی معمـولاً شـكل‌هـای محـوری، بـر‌شـی و پیچشی در مقایسه با تغییر شكل خمشی ناچیز بوده و برای مقاصد طراحی از این تغییر شكل‌ها صرف نظر می‌شـود. بنـابراین منحنـی‌هـای لنگـر – دوران، مناسبترین وسیله برای نشان دادن رفتار اتصال است. این منحنی‌ها رابطه میان لنگر وارد بر اتصال و تغییر زاویه بین تیر و ستون را به واسطه تغییر شكل ناحیه اتصال نشان می‌دهد. برای اعمال اثر اتصال در رفتار قاب، تعیین ر فتار لنگر – دوران و اتصال و نمایش آن بـصورت یـك رابطـه ریاضی (مانند عبارت‌های نمایی، چند جمله‌ای و…) ضرورت دارد.
گروه بندی اتصالات از نظر سختی
از دیدگاه سختی، اتصالات را می‌توان به سه گروه تقسیم كرد. گروه اول اتصالات گیردار است كه بطور كامل لنگر را بین تیرو ستون انتقال می‌دهند. گروه دوم اتصالاتی هستند كه مقاومتی در برابر لنگر وارده نشان نداده و آزادانه دوران می‌كنند و بنام اتصالات مفصلی معروفند. گـروه سوم نیز اتصالات نیمه گیردارند كه سختی آنها بین دو حالت گیـردار و مفـصلی قـرار دارد و بخـشی از لنگـر را انتقـال مـی‌دهنـد. در عمـل همـه اتصالات از نوع گیردار هستند ولی با توجه به اینكه وقتی درجه گیرداری از یك حدی بیشتر یا كمتر شود، رفتار اتصال به حالت‌های حدی بسیار نزدیك می‌شود، آئین نامه‌های مختلف حدودی را برای درجه گیرداری تعیین كرده‌اند تا رده بندی اتصالات برساس این حدود انجام شـود.
گروه بندی اتصالات از نظر مقاومت
اتصالات بر اساس مقاومت خمشی كه از خود نشان می‌دهند به دو گروه تصالات با مقاومت كامل و اتصالات با مقاومت جزئی (نـاقص) تقـسیم می‌شوند. گروه اول شامل اتصالاتی است كه ظرفیت تحمل لنگر آنها بزرگتر یا مساوی ظرفیت تحمل لنگر (لنگر پلاستیك) تیر متصل به آن است. گروه دوم نیز اتصالاتی هستند كه ظرفیت تحمل لنگر آنها كمتر از ظرفیت تحمل تیر متصل به آن است.
گروه بندی اتصالات از نظر شكل پذیری
بر اساس ظرفیت چرخش پلاستیك، اتصالات به دو گروه تقسیم می‌شوند. اتصالات با شكل پذیری كامل و اتـصالات بـا شـكل پـذیری جزئـی. گروه اول اتصالاتی هستند كه ظرفیت چرخش پلاستیك آنها بزرگتر یا مساوی از ظرفیت چرخش پلاستیك تیر متـصل بـه آن اسـت. گـروه دوم اتصالاتی هستند كه ظرفیت چرخش پلاستیك آنها كوچكتر از ظرفیت تیر اتصالی است. بر اساس تعریف آئین نامه‌ها، اتصالی شكل پذیری تلقی می‌شود كه تحت اثر بارهای متناوب و بدون افت مقاومت بیش از ۲۰ درصد، بتواند بیـشتر از ۰/۰۳ رادیان دوران كند. در غیر اینصورت اتصال ترد خواهد بود.
مدلسازی
برای بررسی اثر اتصالت نیمه گیردار روی رفتار لرزه‌ای قاب‌های دو بعدی فولادی مهاربندی شده با مهاربند ضربدری، از چهار گروه قاب هشت طبقه سه دهانه استفاده شده است.
- قاب با اتصالات صلب و مهاربند ضربدری در دهانه میانی
- قاب با اتصالات صلب و مهاربند ضربدری در دهانه‌های كناری
- قاب با اتصالات مفصلی و مهاربند ضربدری در دهانه میانی
- قاب با اتصالات مفصلی و مهاربند ضربدری در دهانه‌های كناری
استفاده از اتصالات نیمه گیردار در قاب‌های مهاربندی شده بطور كلی موجب كاهش برش پایه و جابجایی در قاب‌ها می‌شود. این اتصالت در قاب‌های صلب موجب كاهش قابل توجه در برش پایه می‌شوند اما از آنجا كه سختی كل قاب كاهش می‌یابد جابجـایی بـه مقـدار نـاچیزی افـزایش مـی‌یابد.
منبع: عمران سافت
دانستنیها