مطالعه آزمایشگاهی و تحلیلی رفتار چرخه ای اتصالات سه بعدی خمشی فولادی جوشی تیر I به ستون قوطی با استفاده از دیافراگم داخلی و خارجی

Abstract

مقاله حاضر، به مطالعه تجربی و تحلیلی رفتار اتصالات سه بعدی خمشی جوشی تیر I به ستون‌های قوطی شکل فولادی، تحت اثر بار محوری ثابت بر روی ستون، بار جانبی چرخه‌ای در یک راستای اتصال و بار ثقلی ثابت در راستای متعا‌مد دیگر آن می‌پردازد. برای این منظور، ابتدا آزمایشات متشکل از چهار نمونه شامل دو نمونه اتصال سه بعدی میانی و دو نمونه‌ی کناری می‌باشند. نمونه‌های میانی شامل یکی ستون قوطی سرد شکل داده شده و تیرهای متصل از چهار طرف همراه با دیافراگم خارجی، و دیگری ستون قوطی ساخته شده از ورق فولادی همراه با دیافراگم داخلی است. نمونه‌های کناری نیز مشابه نمونه‌های میانی دارای دو حالت استفاده از دیافراگم داخلی و دیافراگم خارجی هستند. در اتصالات با دیافراگم خارجی، ورق‌های پوششی فولادی مانند حلقه به دور ستون، با جوش شیاری و به بال‌های تیر، با جوش گوشه متصل شده‌اند. سپس بر اساس نتایج آزمایشگاهی، مدل‌های تحلیلی اجزاء محدود در نرم افزار ABAQUS توسعه داده شد و تأثیر سه پارامتر بار محوری ستون، ضخامت ورق ستون و ضخامت ورق‌های پوششی بر رفتار اتصال میانی با دیافراگم خارجی، به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. در نتایج آزمایشگاهی تمامی نمونه‌ها ملاحظه شد که رفتار لرزه‌ای نمونه‌های با دیافراگم خارجی در حالت کلی، بسیار نزدیک به نمونه‌های با دیافراگم داخلی است و با مود گسیختگی تشکیل مفصل پلاستیک در تیر و دقیقاً در انتهای ورق‌های پوششی همراه می‌باشد ولی تفاوت جزئی به علت تجربه‌ی کرنش‌های کوچک‌تر از حد تسلیم در چشمه‌ی اتصال در نمونه‌‌ی میانی با دیافراگم خارجی در مقایسه با دیافراگم داخلی مشاهده گردید. نتایج حاصل از تحلیل‌های غیرخطی نیز مطابقت مناسبی با نتایج به دست آمده از آزمایش نشان داد. در بررسی تحلیلی پارامتری مشاهده شد که هر یک از پارامترهای فوق می‌تواند مود گسیختگی و شکل‌پذیری سیستم را تغییر دهد به طوری که با افزایش نسبت بار محوری ستون به مقدار حدود 0.42، با وجود افزایش نسبت اتلاف انرژی، مود گسیختگی از محل تیر به ستون تغییر می‌یابد و برای نسبت‌های بیش‌تر از 0.58، به کمانش کلی ستون و گسیختگی ترد منتهی خواهد شد.