بررسي رفتار سازه اي اتصال برشي در تيرهاي مركب سرد نورد شده به همراه ورق فولادي

دكتري

استفاده از تيرهاي مركب نسبت به تيرهاي فولادي به تنهايي، داراي مزايايي مانند افزايش سختي و مقاومت نهايي هستند و مي¬توانند طرح اقتصادي¬تري را ارائه دهند و به همين دليل به عنوان يكي از پركاربردترين عناصر در صنعت ساختمان به حساب مي¬آيند. اين تيرها متشكل از مقاطع فولادي، دال¬هاي بتني و اتصال دهنده¬ها مي¬باشند كه با قرار گرفتن مقطع فولادي در كشش و دال بتني در فشار، بهره¬وري در مقاطع فولادي افزايش يافته و اين مزيت مخصوصا در مورد مقاطع سرد نورد شده فولادي داراي اهميت است. يكي از عوامل موثر در فرآيند طراحي تيرهاي مركب، تخمين صحيح ضريب اتصال برشي حداقل كه به نوعي بيانگر ميزان حداقل اتصال¬دهنده برشي مورد استفاده در اين تيرها است، مي‌باشد. اين قطعات كه باعث نوعي يكپارچگي ميان دال بتني و تير فولادي مي¬شوند بايد به اندازه¬اي مقاومت داشته باشند كه در طي فرآيند بارگذاري دچار آسيب نگردند و همچنين داراي رفتار شكننده نباشند و مقدار آنها به‌گونه¬اي باشد كه طرحي ايمن و اقتصادي را به ارمغان بياورد. لذا، تعيين محدوديت¬هاي ضريب اتصال برشي براي تيرهاي گرم نورد شده براي مقاطع خاص مورد توجه آيين¬نامه¬هاي مختلف قرار گرفته است. در دهه¬هاي اخير، دال¬هاي مركب با استفاده از تيرهاي سرد نورد شده به دليل وزن كم و استفاده آسان بسيار مورد توجه قرار گرفته است. همچنين استفاده از ورق¬هاي موج¬¬دار فولادي ضمن كاهش زمان ساخت و هزينه¬، مي¬تواند به عنوان عنصر كششي فولادي عمل كرده و در افزايش ظرفيت خمشي تير مركب نقش داشته باشد. در اين مطالعه، به دليل سازگاري مناسب اتصالات پيچ و مهره (بولت) در تيرهاي مركب سرد نورد شده با ساير اجزاء و عدم نياز به جوشكاري، از اين نوع اتصالات استفاده شده است. علاوه بر اين، اين نوع اتصالات، مجموعه¬اي تفكيك‌پذير ايجاد كرده كه علاوه بر قابليت تعمير و تعويض تير فولادي در طول عمر سازه، جمع¬آوري راحت¬تر و ايجاد نخاله¬¬هاي ساختماني كمتر را پس از عمر مفيد تير مركب ايجاد مي¬كند كه مي¬تواند گزينه مناسبي براي ساختمان¬هاي با طول عمر كوتاه باشد.در رساله پيش رو، با استفاده از چهار نمونه آزمايشگاهي تير مركب سرد نورد شده به همراه ورق فولادي، به بررسي رفتار اين نوع تيرها پرداخته مي¬شود و با تغيير ضخامت و ارتفاع تيرهاي ¬فولادي در تير مركب، عملكرد آنها مورد ارزيابي قرار مي¬گيرد. اين تيرها با اتصال جزئي تعريف شده¬اند و پس از آزمايش، اتصالات برشي بدون آسيب باقي مي¬مانند و نتايج نشان مي¬دهند كه ممان تحليلي و تجربي به هم نزديك هستند. سپس با توسعه مدل عددي سه بعدي با استفاده از نرم افزار آباكوس و شبيه¬سازي اين تيرها، صحت¬سنجي مدل-هاي عددي در مقابل نتايج آزمايشگاهي صورت مي¬پذيرد. در مرحله بعد، مطالعات تحليلي جهت بررسي تاثير پارامترهاي مختلف روي رفتار تيرهاي مركب انجام مي¬گيرد و نتايج حاصله مورد بحث قرار مي¬گيرد. اين نتايج بيانگر اين موضوع بودند كه وجود ورق فولادي به بهبود رفتار خمشي تير مركب بين 15 تا 20 درصد مي¬انجامد و تغيير ضخامت آن تاثير بسزايي روي رفتار تير مركب نداشته و تنها با افزايش ضخامت ورق فولادي از 0.7 تا 1.5 ميلي¬متر در تير مركب، بين 5 تا 10 درصد افزايش ظرفيت باربري اتفاق مي¬افتد. در مرحله آخر و به عنوان اصلي¬ترين و مهم¬ترين هدف از اين رساله، حداقل ضريب اتصال برشي براي تيرهاي مركب با ورق فولادي و تير سرد نورد ¬شده با دهانه¬هاي مختلف و مقاطع مختلف به دست مي¬آيد و تاثير پارامترهاي مختلف مانند شكل پذيري اتصال¬دهنده¬ها، نوع بارگذاري، ظرفيت مقطع دال مركب و طول دهانه روي تعيين اين ضريب مورد بررسي قرار گرفتند و در نهايت روابطي در اين خصوص پيشنهاد گرديدند. روابط ارائه شده براي بارگذاري متمركز مي¬باشند و براي بارگذاري گسترده تقريبا مي¬بايست دو برابر شوند.

232443

دانشگاه اصفهان

مهندسي عمران - سازه

مهران زينليان دستجردي , عبدالرضا عطائي