ارائه و بررسی اتصالات مختلط تیر فولادی و ستون بتنی

سازه های مختلط تیر فولادی و ستون بتنی در چند دهه اخیر بیشتر مورد توجه واقع شده است. این سازه ها مزایای نسبی زیادی دارند که از آن جمله می توان به وزن کمتر سازه در دهانه های بزرگ، شکل پذیری و جذب انرژی بیشتر نسبت به سازه های بتنی، دستیابی راحت تر به معیار ستون قوی و تیر ضعیف و افزایش سرعت ساخت نسبت به سازه های بتنی اشاره کرد. یکی از مهم ترین قسمت های سازه های مختلط تیر فولادی و ستون بتنی، اتصالات آن است. تا کنون آزمایشات چندی در مورد اتصالات سازه های مختلط تیر فولادی و ستون بتنی در کشورهای مختلف صورت گرفته است. اما با توجه به ابهامات زیادی که در زمینه رفتار اتصالات این سازه ها وجود دارد، بیشتر آیین نامه ها درباره این سازه ها سکوت کرده اند. تحقیقاتی که تا کنون در زمینه رفتار سازه های مختلط تیر فولادی و ستون بتنی انجام شده، بیشتر روی اتصالات در حالت تیر عبوری از ناحیه اتصال متمرکز بوده و در زمینه اتصالات با ستون عبوری از ناحیه اتصال تحقیقات زیادی صورت نگرفته است. هدف از انجام پایان نامه حاضر ارائه چند جزییات اتصال خمشی مختلط تیر فولادی و ستون بتنی در حالت ستون عبوری از ناحیه اتصال و بررسی رفتار این اتصالات و مقایسه رفتار آن ها با اتصالات بتنی و فولادی است. بدین منظور در ابتدا نحوه مدل سازی در نرم افزار المان محدود abaqus به صورت مختصر توضیح داده شده و بعد از آن سه اتصال فولادی، بتنی و مختلط با استفاده از نرم افزار مورد بررسی قرار گرفته و صحت نتایج بدست آمده از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان داده شده است. در ادامه شش نمونه اتصال مختلط تیر فولادی و ستون بتنی ارائه شده که در اتصالات پیشنهادی از غلاف فولادی برای اتصال تیر به ستون استفاده شده است. اتصال تیر فولادی به ستون بتنی به سه صورت اتصال مستقیم تیر به غلاف، اتصال با ورق در تراز بال و اتصال با ورق در تراز بال به صورت دور تا دور ستون و اتصال غلاف به ستون بتنی به دو صورت با استفاده از گل میخ و با استفاده از ناودانی برای انتقال برش، انجام می شود. به منظور مشخص کردن زمان گسیختگی گل میخ ها تعدادی نمونه در نرم افزار مدل سازی شده و نتایج آن با آیین نامه pci مقایسه شد. با استفاده از این بررسی معیاری برای مشخص کردن گسیختگی گل میخ در نرم افزار مشخص شده است. در مرحله بعد اتصالات پیشنهادی با استفاده از نرم افزار مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مدل سازی اتصالات و مقایسه نتایج اتصالات پیشنهادی با اتصالات بتنی و فولادی نشان داد که در اتصالات دارای گل میخ، قبل از تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها، گل میخ ها دچار گسیختگی می شوند. در اتصالات با استفاده از ناودانی، بار نهایی اتصال کامل تیر همراه با برشگیر ناودانی نزدیک به بار نهایی اتصال بتنی و فولادی بوده و اتصالات تیر با ورق در تراز بال و تیر با ورق دور تا دور در تراز بال همراه با برشگیر ناودانی بار نهایی بیشتر از بار نهایی اتصال بتنی و فولادی را تحمل می کنند. شکل پذیری هر سه اتصال بیشتر از اتصال بتنی است و در محدوده اتصال فولادی بوده که علت آن تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها می باشد. مطالعات پارامتری مختلفی روی اتصالات پیشنهادی انجام شده که نشان می دهد، افزایش سربار محوری با ایجاد محصور شدگی گسیختگی گل میخ ها را به تاخیر انداخته و شکل پذیری اتصالات دارای گل میخ را افزایش می دهد. این مطالعات همچنین نشان داد که کاهش ضخامت غلاف فولادی به مقدار کمتر از ضخامت بال تیر باعث کاهش قابل توجه بار نهایی اتصال می شود در حالیکه افزایش آن به مقادیر بیشتر از ضخامت بال تیر تاثیر کمتری دارد. همچنین در اتصال با ورق در تراز بال به صورت دور تا دور ستون حساسیت به ضخامت غلاف به مقدار زیادی کاسته می شود. در نهایت در قسمت آخر پایان نامه با استفاده از نتایج بدست آمده یک سری توصیه های اولیه برای طراحی اتصالات پیشنهادی ارائه شد.