مقطع بهینه در تیر ورق دلتا مقطعی می باشد که محل اتصال سخت کننده ها بر روی جان باید بیست درصد ارتفاع جان از بال فشاری فاصله داشته باشد. رفتار این تیر ورق ها بستگی به پاسخ عناصر ورقی دارد که در معرض بارگذاری غالب درون صفحه ای قرار گرفته اند. در این مطالعه به بررسی و مقایسه مقاومت کمانش مقطع بهینه تیر ورق دلتا با تیر ورق بدون سخت کننده و با سخت کننده پرداخته می شود. با مدلسازی تیر ورق دلتا، تیر ورق بدون سخت کننده و تیر ورق با سخت کننده طولی در نرم افزار اجزاء محدود ANSYS، خمش کمانشی در حالات مختلف بدست می آید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که استفاده از سخت کننده دلتا، افزایش نسبتاً بالایی در مقاومت کمانشی مقطع، هنگامی که تحت اثر خمش خالص قرار دارد نسبت به مقطع بدون سخت کننده و همچنین مقطع تقویت شده با سخت کننده طولی ایجاد می کند. مقایسه حالت بهینه سخت کننده دلتا با مقطع بدون سخت کننده نشان می دهد که با استفاده از سخت کننده دلتا می توان به مقاومتی در حدود2. 5 برابر بیشتر از حالتی که فقط ضخامت جان در مقطع افزایش می یابد دست یافت.

در این پژوهش، تأثیر برش های بیضوی در جان، تأثیر برش های شعاعی در بال و نیز تاثیر وجود سخت کننده، بر رفتار تیر، بر رفتار اتصال و بر عملکرد قاب های خمشی فولادی مطالعه می شود. با روش اجزاء محدود و المان های سه بعدی در ABAQUS، تحلیل های استاتیکی غیرخطی قاب تحت بارگذاری چرخه ای انجام یافته و از معیار شکست فون میزز استفاده می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد در تیر بدون مقطع کاهش یافته بیشینه تنش ها و کرنش ها در جان تیر رخ می دهد و با ایجاد برش در جان، بیشینه تنش ها و کرنش ها به محل مقطع تیر کاهش یافته انتقال می یابد. نسبت مقاومت بیشینه به مقاومت در گام نهایی بارگذاری و نیز میزان انرژی مستهلک شده نشان می دهد، در مقایسه با اتصال با برش شعاعی، اتصال با برش بیضوی تنزل مقاومت کمتر و شکل پذیری بیشتری دارد.

در این تحقیق، رفتار اتصال محدود در لغزش تیر فولادی به ستون CFT با استفاده و یا عدم استفاده از سخت کننده در جان تیر، تحت مطالعه ای تحلیلی قرار گرفته است. در اتصال مطالعه شده، تیر فولادی و سخت کننده های مثلثی متصل شده روی بال های آن، توسط ورق انتهایی و میل مهارهای عبور کننده از درون ستون در طرفین آن نصب می گردد. در مطالعه حاضر، 5 نمونه با تعداد و آرایشی متفاوت از سخت کننده در جان تیر، پس از طراحی مطابق با ضوابط پیشنهاد شده در آئین نامه AISC 2011، در محیط نرم افزار المان محدود ABAQUS تحت بارگذاری چرخه ای و یکنواخت قرار گرفته اند. در ابتدای مطالعه، جهت دستیابی به روند صحیح مدل سازی تحلیلی در نرم افزار، نتایج حاصل از بارگذاری نمونه ای آزمایشگاهی (به عنوان مرجعی قابل اطمینان) با نمونه تحلیلی مدل سازی شده مقایسه و ارزیابی شده است. بررسی تحلیلی نمونه های طراحی شده، علاوه بر اثبات رفتار مناسب اتصال موجود تحت بارگذاری چرخه ای و یکنواخت، تاثیر چشمگیر سخت کننده های جان تیر بر عملکرد اتصال مطالعه شده را تایید می نماید.

برای تقویت چشمه اتصال در اتصالات صلب سازه های فولادی، از ورق های پیوستگی و ورق مضاعف استفاده می شود. امکان نصب این ورق ها در اتصال صلب تیر I شکل به ستون دایره ای وجود ندارد، مگر اینکه ستون در هر طبقه قطع گردد. برای رفع این مشکل بسیاری از محققین از سخت کننده های خارجی استفاده نموده اند. در سال 2019 دتایل جدیدی با استفاده از ناودانی سخت شده برای این اتصال ارائه شد. شش نمونه آزمایشگاهی مقیاس کامل ساخته و تحت اثر بارگذاری چرخه ای تست شد. در آن تحقیق گرچه کارآیی اتصال جدید با انجام تست های آزمایشگاهی اثبات شد ولی برای طراحی این اتصالات بحثی نشد. در این مقاله برای ارائه ضوابط طراحی، مدل عددی در محیط نرم افزار المان محدود آباکوس ساخته و براساس نتایج آزمایشگاهی، راستی سنجی گردید. نتایج بیش از 60 تحلیل المان محدود غیرخطی نشان داد که دتایل ارائه شده می تواند کلیه ضوابط آیین نامه ای را برای اتصال صلب تیر به ستون، در قاب خمشی ویژه برآورده نماید. ضمناً بر اساس ضخامت ناودانی و سخت کننده ها، دتایل پیشنهادی می تواند در گروه اتصالات صلب یا نیمه صلب قرار گیرد. نهایتاً ضوابطی برای طراحی این اتصالات ارائه شد و دتایل مورد نظر میتواند برای اتصال تیر I شکل به ستون دایره ای بکار گرفته شود.

در این پژوهش رفتار و بیشینه ظرفیت برشی شاه تیرهای مرکب بتنی- فولادی با سخت کننده طولی در جان، تحت بارگذاری برشی به صورت تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. روش تحلیلی با درنظرگرفتن عملکرد میدان کششی در جان شاه تیر، گسیختگی برشی دال بتنی، و محل قرارگیری سخت کننده های طولی با موقعیت های مختلف در جان رابطه سازی شده است. برای توسعه روابط فرض شده است که هر پانل شاه تیر، مقاومت برشی مربوط به خود را ارائه می دهد. این فرض در بررسی های المان محدود مختلف به اثبات رسیده است. دقت روش پیشنهادی با استفاده از تحلیل های اجزاء محدود انجام گرفته بر روی شاه تیرهای مرکب، که چیدمان های مختلفی از سخت کننده های طولی دارند، سنجیده شده است. رفتار غیرخطی مصالح و هندسه شاه تیرهای مرکب با یک مدل سه بعدی اجزاء محدود شبیه سازی شده است. نتایج این تحلیل ها نشان می دهد که وجود سخت کننده طولی در جان شاه تیر علاوه بر افزایش مقاومت کمانشی، مقاومت نهایی برشی شاه تیر را نیز افزایش می دهد. همچنین مقایسه نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با مدل های اجزاء محدود نشان می دهد که روش تحلیلی قابلیت پیش بینی ظرفیت برشی نهایی شاه تیرهای با سخت کننده طولی، دقت قابل قبولی دارد.

1در این مقاله به روش طراحی و ارائۀ جزئیات مقاوم سازی اتصالات خمشی با ستون های جعبه ای و بال پهن پرداخته شده است. در اتصال پیشنهادی هر بال تیر  با استفاده از سخت کننده های T شکل به بال ستون متصل و ورق های روسری و زیرسری به دلیل کیفیت نامطلوب جوش اتصال حذف شده اند. عملکرد لرزه ای اتصال معرفی شده به عنوان اتصال خمشی صلب به صورت تحلیلی با استفاده از روش اجزای محدود با دقت بالا ارزیابی شده است. سپس بررسی اتلاف انرژی با استفاده از تشکیل مفصل پلاستیک در تیر و خارج از ناحیۀ اتصال با توجه به معیار توزیع تنش فون میسز و کرنش پلاستیک معادل کنترل شده است. نتایج منحنی های هیسترزیس نشان داد که نمونه ها قبل از تجربۀ 20% کاهش مقاومت، به زاویه دوران 6% رادیان رسیدند و اتصال تقویت شده به عنوان یک اتصال خمشی صلب برای استفاده در قاب های خمشی ویژه مطابق با آیین نامۀ AISC 341-22 قابل قبول است.

در سال های گذشته، استفاده از سازه های فولادی با اتصالات تیر-ستون خرجینی، یکی از روش های ساخت وساز رایج در ایران به شمار می رفت. اما رفتار ساختمان های فولادی با این نوع اتصال در زمین لرزه هایی مانند منجیل 1369 و بم 1382 نشان دهنده خرابی اتصالات قبل از خرابی تیرها و ستون ها بود. باتوجه به مزایای این اتصال، در صورت ارائه جزئیات جدید و عملکرد مناسب، اتصال خرجینی می تواند به عنوان یک اتصال مناسب در سازه های فولادی مدرن مورداستفاده قرار گیرد. بدین منظور، در این مقاله اتصال خرجینی صلب جدید با مقاطع تیر کاهش یافته (RBS) برای سازه های فولادی مقاوم در برابر زلزله ارائه می شود. در اتصال صلب خرجینی دو تیر به صورت ممتد از دو طرف ستون عبور کرده و توسط صفحات قائم به ستون متصل می شوند. روش RBS دارای معایبی مانند کمانش موضعی جان و کمانش پیچشی جانبی است، بنابراین برای جلوگیری از این نقاط ضعف و بهبود عملکرد اتصالات خرجینی با کاهش مقاطع تیر، از سخت کننده های مورب به صورت ضربدری در جان تیر استفاده شد. سه نمونه آزمایشگاهی با استفاده از پروفیل های IPE 140 برای تیرها ساخته و آزمایش شدند. باتوجه به نتایج به دست آمده از این آزمایش های تجربی، مشخص شد که نمونه با مقطع کاهش یافته دوران 06/0 رادیان و نمونه همراه با سخت کننده دوران 07/0 رادیان را بدون افت قابل توجهی در استحکام نمونه تحمل می کنند که نشان می دهد هر دو اتصال با درنظرگرفتن شرایط موردنیاز در استاندارد AISC، عملکرد قابل قبولی دارند و در رده اتصالات صلب قابل استفاده در سیستم قاب خمشی ویژه قرار می گیرد. همچنین استفاده از سخت کننده های مورب، موجب افزایش اتلاف انرژی و ظرفیت چرخش پلاستیک اتصالات می شود.

در بسیاری از قاب های خمشی موجود از ستون های مرکب از دو نیمرخ I استفاده شده و اتصال تیر به آنها به کمک صفحات روسری و زیرسری انجام شده است. این اتصال به علت تغییرشکل زیاد ورق پوششی ستون، رفتار نیمه صلب، نیمه مقاوم و ترد خواهد داشت. برای تقویت اتصال، استفاده از سخت کننده های قائم پیشنهاد شده است.برای مقایسه رفتار اتصال قبل و بعد از تقویت، مدل پاره سازه یک طرفه با اتصال یاد شده به صورت تقویت شده و تقویت نشده با استفاده از روش اجزاء محدود تحت بار سیکلی با برنامه غیرخطی ANSYS تحلیل شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از سخت کننده های قائم با اصلاح سازوکار انتقال نیرو و کاهش تغییر شکل ورق پوششی ستون دوبل، سبب می شود که رفتار اتصال تا حد قابل ملاحظه ای بهبود یابد.

تیر پیوند در قاب های مهاربندی واگرا، مهم ترین عامل تعیین کننده ی رفتار لرزه یی سیستم مذکور است. استفاده از سخت کننده های میانی با به تاخیر انداختن کمانش جان می تواند شکل پذیری را در سیستم قاب های مهاربندی واگرا افزایش دهد و قابلیت جذب انرژی را بهبود بخشد. ضوابط موجود برای طراحی سخت کننده ها در آیین نامه، براساس تیرهای پیوند کوتاه تحت برش بوده و بدون درنظر گرفتن اثر خمش در تیرهای متوسط نیز اعمال شده است. در نوشتار حاضر، تاثیر جزئیات سخت کننده ها و هندسه ی مقطع تیر پیوند در قالب آنالیز حساسیت در انواع تیر پیوند بررسی شده است. برای این منظور، رفتار 25 نمونه تیر پیوند با مقاطع و طول های مختلف تحت بارگذاری چرخه یی براساس ضوابط لرزه یی AISC، در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس شبیه سازی و پیشنهادهایی به منظور بهبود عملکرد و قابلیت جذب انرژی تیر پیوند ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که در تیرهای متوسط با تغییر آرایش سخت کننده ها، عملکرد آن ها بهبود می یابد. همچنین تاثیر هندسه ی مقطع و نقش بال ها در عملکرد و ضوابط مربوط به طراحی سخت کننده های انواع تیر پیوند نشان داده شده است.