مطالعه عددی اتصالات کامپوزیتی نیمه صلب نبشی نشیمن و بالاسری با و بدون نبشی جان تحت بارهای یکنواخت

در طراحی عملی سازه های فولادی دو نوع اتصال مطرح شده است. این اتصالات به اتصالات کاملاً صلب «لنگر» و ساده «برشی» طبقه بندی شده اند. در تئوری اتصالات کاملاً صلب نمی توانند دوران را تحمل نمایند و اتصالات ساده نیز قادر به انتقال لنگر نمی باشند. در واقعیت اتصالات صلب به طور نسبی مقداری انعطاف پذیری دارند که موجب دوران می شود و در اتصالات ساده نیز مقداری لنگر منتقل خواهد شد. در تعدادی از آئین نامه های مدرن طراحی، این حقیقت مورد تحقیق و نقد قرار گرفته است. که به معرفی نوع دیگری از اتصال با قید جزئی یا اتصال نیمه صلب انجامیده است. این نوع از اتصالات مقداری از لنگر تیر را به همراه برش به ستون انتقال می دهند. با توجه به اینکه اطلاعات کافی روی میزان لنگر منتقل شده و دوران اتصال در هنگام عمل انتقال لنگر در اتصالات نیمه صلب وجود ندارد. لذا تنها ترین راه برای تعیین میزان لنگر و دوران اتصالات با قید جزئی (اتصالات نیمه صلب) ترسیم منحنی های لنگر- دوران (m-?) اتصال است. با این حال ترسیم چنین منحنی هایی نیازمند هزینه های زیاد، جهت تست های آزمایشگاهی است. به منظور کاهش هزینه ها، استفاده از المان محدود به کمک قدرت کامپیوترهای کنونی راهی مناسب جهت بدست آوردن منحنی های لنگر – دوران ( m-?) اتصالات است. در این پایان نامه نتایج آزمایش های موجود سایر محققان، جهت مطابقت آنالیز المان محدود بکار برده شده است. بنابراین آنالیز المان محدود می تواند ابزار مناسبی در طراحی این اتصالات باشد. این پایان نامه ابتدا به مطالعه 5 مدل المان محدود اتصالات نیمه صلب با نبشی فوقانی و تحتانی با و بدون نبشی جان می پردازد سپس تاثیر دال بتنی، روی این اتصالات را که به اتصالات کامپوزیتی نیمه صلب نامیده می شوند، بررسی خواهد شد لذا 9 مدل المان محدود با دال بتنی مورد ارزیابی قرار گرفت و میزان افزایش یا کاهش سختی و دوران در اتصال را با تغییر در پارامترهای موثر از جمله، میزان آرماتور برشی، فاصله رابط های برشی، ضخامت نبشی جان، ضخامت نبشی های نشیمن و فوقانی و تعداد ردیف بولت ها بررسی خواهد شد. همچنین این پایان نامه توسعه مدل عددی المان محدود را با توانایی شبیه سازی و آنالیز رفتار مکانیکی انواع مختلف اتصالات نیمه صلب کامپوزیتی با نبشی بالاسری و زیرسری با و بدون نبشی جان تحت بارهای یکنواخت را بیان می کند. نرم افزار ansys اساس مدل سازی وcontact جهت شبیه سازی سطح میان نبشی زیرسری و بالاسری و نبشی جان و بال تیر و ستون استفاده شده است. مدل المان محدود با نتایج آزمایشگاهی و عددی دیگران مقایسه شده است که بررسی ها صحت شبیه سازی و آنالیزکلی و رفتار تفصیلی این اتصال مانند رابطه لنگر-دوران (m–?) ، تماس میان نبشی زیرسری و بالاسری و نبشی جان و بال تیر و ستون را نشان می دهد. نتایج نشان داد که تعداد بولت ها در نبشی جان و افزایش ضخامت در نبشی زیرسری و بالاسری سختی و مقاومت نهایی و شکل پذیری اتصال کامپوزیتی را نسبت به اتصال فولادی نیمه صلب تغییر می دهد. در این تحقیق نشان داده شد که میزان آرماتور طولی، ضخامت دال بتنی و فاصله رابط های برشی بیشترین تاثیر را روی رفتار منحنی لنگر-دوران اتصال دارند. سایر پارامتر ها، با تاثیر کمتری روی ظرفیت اتصال موثرند.