مطالعه و ارزيابي جزئيات بندي ورق هاي پيوستگي ستون هاي پرشده با بتن در قاب هاي خمشي

كارشناسي ارشد

با توجه به افزايش كاربرد ستون‌هاي پرشده با بتن در سال‌هاي اخير، جزئيات‌بندي مختلفي براي اتصال تير به اين ستون‌ها ارائه شده است. اين جزئيات‌بندي‌ها معمولاً با استفاده از پيچ عبوري، پيچ دو سر بسته يا ورق‌هاي پيوستگي (ورق ديافراگم) طراحي و اجرا مي‌شوند. بر اساس استاندارد AISC 341 (2016)، استفاده از ورق‌هاي پيوستگي داخلي (ديافراگم داخلي) و داراي سوراخ، در اتصالات تير به ستون‌هاي پرشده با بتن مجاز مي‌باشد. با اين حال، به جز در آيين‌نامه‌هاي كشورهاي ژاپن و چين، الزامات كنترلي يا طراحي خاصي در اين مورد ارائه مشاهده نمي‌شود. البته مطالعات انجام شده نشان مي‌دهد كه روابط ارائه شده در اين آيين‌نامه‌ها، گاهي با خطا همراه بوده و محدوديت‌هايي براي رده مصالح و ابعاد اجزا نيز وجود دارد. در مطالعه حاضر سعي شده است تا اثر حضور اين ورق‌هاي پيوستگي و جزئيات‌بندي آن‌ها بر روي مقاومت نهايي اتصال و مقاومت برشي چشمه اتصال، مورد ارزيابي قرار گيرد. به اين منظور پارامترهاي مختلفي از جمله نسبت بعد ستون به ضخامت ديواره آن (2γ)، نسبت عرض بال تير به عرض بال ستون (β)، نسبت ارتفاع تير به بعد ستون (η)، ضخامت بال تير، ضخامت ورق پيوستگي و قطر سوراخ آن و پارامتر‌هاي غير هندسي مانند نسبت نيروي محوري وارد بر ستون، استفاده از مصالح فولادي و بتني با رده‌هاي مختلف، در نظر گرفته شدند. پس از صحت‌سنجي نتايج مدلسازي در نرم‌افزار آباكوس، نمونه‌ها در دو گروه براي بررسي مقاومت نهايي اتصال و مقاومت برشي چشمه اتصال، دسته‌بندي شدند. نمونه‌هاي گروه اول به منظور بررسي مقاومت نهايي اتصال و بر اساس معيار ستون قوي – تير ضعيف و نمونه‌هاي گروه دوم به منظور بررسي مقاومت برشي چشمه اتصال و بر اساس معيار تير قوي – ستون ضعيف، طراحي شدند. در نمونه‌هاي گروه اول، علاوه بر بررسي تأثير هر يك از پارامترهاي معرفي شده بر روي مقاومت نهايي اتصال، أثرگذاري پارامترهاي مرتبط با تير و ستون بر روي ميزان مشاركت ورق‌هاي پيوستگي در تأمين اين مقاومت نيز مورد بررسي قرار گرفت. در نمونه‌هاي گروه دوم، اثر تغيير جزئيا‌ت‌بندي ورق پيوستگي و تغيير ضخامت ديواره ستون، بر روي رفتار اجزاء چشمه اتصال و ميزان مشاركت هركدام از اين اجزا در تحمل نيروي برشي، مورد مطالعه قرار گرفت. در اين مطالعه مقادير 28، 18، 13 و 9 براي 2γ، مقادير 37/0، 556/0 و 741/0 براي β و مقادير 767/0، 1/1 و 43/1 براي η در نظر گرفته شد. نتايج به‌دست آمده نشان مي‌دهد كه تغيير پارامتر β در مقايسه با ديگر پارامترها، بر مقاومت نهايي اتصال و ميزان مشاركت ورق‌هاي پيوستگي در تأمين اين مقاومت، تأثير بيشتري دارد. همچنين در محدوده در نظر گرفته شده براي پارامترهاي تير و ستون در مطالعه حاضر، مي‌توان استفاده از قطر سوراخ برابر با يك‌ سوم تا نصف بعد ستون را براي ورق‌هاي پيوستگي طراحي شده بر اساس استاندارد AISC 341 (2016)، پيشنهاد نمود. همچنين نتايج به‌دست آمده در خصوص مقاومت برشي چشمه اتصال، نشان مي‌دهد كه حضور ورق پيوستگي به صورت مستقيم، سبب افزايش مقاومت برشي چشمه اتصال نمي‌شود، اما با ايجاد محصورشدگي براي بتن و انتقال نيروي وارده به جان‌هاي ستون، سبب افزايش مشاركت اين اجزا در تحمل برش چشمه اتصال مي‌شود.

209861

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران - سازه

دكتر محسنعلي شايانفر