رفتار قاب خمشی در برابر بارهای لرزه ای چگونه است؟
در قاب های خمشی، تسلیم خمشی تیرها و ستون ها به همراه تسلیم برشی چشمه های اتصال (نواحی اتصال تیر به ستون) باعث تشکیل مفصل پلاستیک می شود.
در واقع، تشکیل این نوع مفصل در محل اتصال تیر با ستون و صفحه ستون با فونداسیون، مبنای کنترل رفتار غیر الاستیک این قاب ها است.
علاوه بر تسلیم خشمی و برشی، احتمال رخ دادن حالت های شکست دیگر در اعضا و اتصالات قاب های خمشی وجود دارد.
در این بخش، به معرفی رفتار المان های قاب خمشی و حالت های شکست مرتبط با آن ها می پردازیم.
رفتار تیر در قاب خمشی:
در سیستم قاب خمشی، محل ایجاد مفصل پلاستیک تیر، معمولا تحت دوران غیر الاستیک بزرگ قرار می گیرد.
مفصل پلاستیک تیر می تواند در نواحی انتهایی، نواحی دارای مقطع نازک تر/ضعیف تر (بر اساس طراحی مخصوص) یا کل دهانه تیر (در صورت اعمال گشتاورهای ثقلی بزرگ) ایجاد شود.
حالت شکست تیر در قاب خمشی، کمانش محلی (تصویر زیر) و کمانش پیچشی جانبی است.
رخ دادن هر یک از این حالت ها یا ترکیبی از آن ها، استحکام و سختی سازه را به طور پیوسته کاهش می دهد.
ترمیم تیر پس از شکست ناشی از زلزله، بسیار هزینه بر است.
رفتار اتصالات تیر به ستون در قاب خمشی:
اتصالات تیر به ستون در قاب خمشی، باید قادر به انتقال نیروهای گشتاوری و برشی ایجاد شده باشند.
اضافه مقاومت و تأثیر سخت شوندگی کرنش، امکان افزایش قابل توجه نیروهای گشتاوری و برشی نسبت به نیروهای به دست آمده از تحلیل را افزایش می دهند.
با توجه به نوع اتصالات مورد استفاده، حالت های شکست زیر محل اتصال تیر به ستون رخ می دهد:
رفتار چشمه اتصال در قاب خمشی:
چشمه اتصال، ناحیه اتصال تیر به ستون است. این ناحیه در مقابل نیروهای برشی توزیع شده از طرف تیرها به ستون مقاومت می کند.
از آنجایی که چشمه اتصال به عنوان بخشی از ستون در نظر گرفته می شود، امکان اعمال بارهای فشاری به آن نیز وجود دارد.
کمانش برشی و گسیختگی در ناحیه جوش (در صورت استفاده از ورق مضاعف)، حالت های شکست احتمالی چشمه اتصال هستند.
حالت های شکست احتمالی بر اثر انتقال مستقیم نیرو از بال های تیر به ستون نیز شامل خمش بال ستون، لهیدگی جان و کمانش جان می شوند.
رفتار ستون در قاب خشمی:
وظیفه ستون در قاب خمشی، به حداقل رساندن تأثیرات مخرب بارهای محوری بزرگ بر روی رفتار خمشی سیستم و احتمال تشکیل مکانیزم طبقه نرم (تصویر زیر) است.
در هر صورت، بسیاری از ستون های طراحی شده بر اساس ضابطه تیر ضعیف-ستون قوی، دوران های غیر الاستیک قابل توجهی را در حین رخ دادن زلزله های شدید تجربه می کنند.
از این رو، حالت های شکست احتمالی ستون در قاب خمشی، کمانش محلی و کمانش جانبی پیچشی به همراه کمانش خمشی ابتدایی هستند.
رفتار وصله ستون در قاب خمشی:
حالت های شکست احتمالی در وصله ستون قاب خمشی، مشابه با حالت های شکست اتصالات تیر به ستون است.
گسیختگی وصله ستون، علاوه بر کاهش یا از بین بردن مقاومت خمشی و پیچشی، توانایی ستون در انتقال نیروهای برشی را نیز کاهش می دهد یا به طور کلی از بین می برد.
از آنجایی که ستون های باربر ثقلی در قاب های خمشی ویژه می توانند تحت تغییر شکل های جانبی و نیروهای لرزه ای قابل توجه قرار گیرند، احتمال گسیختگی وصله های این ستون ها مطابق با حالت های شکست مرتبط با شرایط مذکور نیز وجود دارد.
رفتار صفحه ستون در قاب خشمی:
حالت های شکست صفحه ستون قاب خمشی، به نوع اتصالات بین ستون و فونداسیون بستگی دارد.
بلندشدگی صفحه، ترک در صفحه یا اتصالات آن، اضافه بار و کمانش پیچشی جانبی (در صورت تغییر شکل های غیر الاستیک ناحیه بالای اتصالات صفحه) از حالت های شکست احتمالی هستند.
اثر پی دلتا در قاب خمشی:
اثر P-delta، تشدید نیروهای داخلی و جابه جایی های جانبی بر اثر اعمال همزمان بارهای ثقلی و جابه جایی های جانبی است.
این اثر باعث کاهش مقاومت جانبی قاب و سختی آن می شود. به این ترتیب، احتمال کاهش سختی مماسی سازه در حین تشکیل مکانیزم رفتار قاب و تخریب کامل آن وجود دارد.
تخریب جانبی قاب خمشی:
تخریب جانبی در قاب خمشی، زمانی رخ می دهد که برش طبقات ناشی از نیروهای داخلی و اثر پی دلتا از مقاومت برش طبقات بیشتر باشد.
در طراحی قاب خمشی، توجه به رفتار اعضا و اتصالات به منظور جلوگیری از پیامدهای مخرب حالت های شکست احتمالی ضروری است.
طراحی و تحلیل قاب های خمشی بر اساس شرایط بارگذاری مختلف و حالت های شکست های احتمالی نیازمند درک صحیح از مبانی بارگذاری استاتیک و دینامیک سازه است.
این مبانی در دانشگاه طی درس های استاتیک، دینامیک مهندسی، دینامیک سازه و مهندسی زلزله تدریس می شوند.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
