بررسی تحلیلی-عددی رفتار قاب های فولادی با ناکاملی در مختصات گرهی

ناکاملی هندسی در ستون ها از مواردی می باشد که وجود آن در اعضای سازه ای را نمی توان نادیده گرفت، در هر عضو سازه ای ناکاملی هندسی هر چند بسیار کوچک وجود خواهد داشت از این رو بررسی تاثیرات این ناکاملی ها و همچنین پیدا کردن مقدار مجاز برای آنها در طراحی سازه های فولادی دارای اهمیت خاصی می باشد. هدف این پژوهش بررسی رفتار قاب های فولادی با ناکاملی در مختصات گرهی به میزان 3، 6 و 9 میلی متر بوده که برای این منظور، روی نمونه هایی از قاب های مختلف تحت اثر بارگذاری متمرکز و بارگذاری چرخه ای که همگی دارای تکیه گاه های مفصلی و اتصالات صلب می باشند تحلیل غیرخطی هندسی، غیرخطی مصالح و آنالیز static توسط نرم افزار المان محدود abaqus انجام گرفته است. جهت تحلیل غیرخطی از روش تحلیل riks و به منظور بررسی رفتار چرخه ای قاب از تحلیل static استفاده شده است. کلیه ی نمونه های در نظر گرفته شده برای تحلیل قاب های، یک طبقه می باشند. پارامترهای متغیر در این پژوهش طول تیر، طول ستون و تعداد دهانه های قاب بوده که این نمونه ها تحت تحلیل غیرخطی riks و آنالیز static قرار گرفته اند تا اثر این پارامترها در بحرانی تر شدن اثر ناکاملی بر روی ظرفیت باربری قاب مشخص گردد. همچنین در این پژوهش به منظور یافتن بحرانی ترین حالت ممکن برای اعمال ناکاملی در مختصات گرهی قاب، قابی چهار دهانه در چندین مرحله تحت ناکاملی وارد شده به ستون های تکی، دو ستون به صورت همزمان و کلیه ستون ها به صورت همزمان مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. این تحقیق نشان می دهد که وجود چنین ناکاملی در سازه های تحت بارگذاری چرخه ای و بارهای استاتیکی متمرکز دارای اهمیت می باشد و با بیشتر شدن ناکاملی اندازه بار خرابی یا ظرفیت باربری قاب کاهش می یابد. در هر دو نوع بارگذاری، مشاهده می شود که افزایش طول تیر به بحرانی تر شدن اثر ناکاملی بر روی بار خرابی سازه کمک کرده و افزایش طول ستون و تعداد دهانه های قاب باعث کاهش اثر ناکاملی در مختصات گرهی قاب، بر روی ظرفیت باربری قاب می شود. همچنین با انجام تحلیل غیرخطی riks به منظور یافتن بحرانی ترین حالت اعمال ناکاملی بر روی قاب های فولادی مشاهده گردید که بحرانی ترین حالت اعمال ناکاملی مربوط به زمانی است که کلیه ستون ها به صورت همزمان و در یک جهت خاص (افقی) دارای ناکاملی باشند و در صورتی که ناکاملی به ستون های کناری(یک ستون تک) اعمال گردد ناکاملی اثر چندانی ندارد. در همه نمونه های مورد تحلیل مشاهده می شود که قاب های بدون ناکاملی دارای ظرفیت فراکمانشی بوده رفتاری که قاب های دارای ناکاملی از وجود آن محرومند.