چکیده:
سرعت، سهولت اجرا و صرفه‌جویی اقتصادی ناشی از به کارگیری اتصالات خورجینی باعث شده است که این اتصال به صورت فراگیری در سازه‌های معمولی کشور ما مورد استفاده قرار گیرد بدون اینکه ضوابط طراحی و آئین‌نامه‌ای خاصی برای آن در نظر گرفته شده باشد. تفاوت اصلی این اتصال با انواع دیگر ،در عدم اتصال تیر به ستون به صورت هم‌محور می‌باشد که این امر باعث پیچیدگی نحوه انتقال لنگر در این نوع اتصال میگردد. به همین علت با وجود تحقیقات به نسبت زیادی که روی این اتصال انجام گرفته است، تا کنون صنعت ساختمانی کشور نتوانسته است به نتیجه‌گیری واحدی درباره این اتصال دست یابد.
برای بررسی چگونگی تغییر خواص مقاومتی و رفتاری این اتصال در اثر مواردی مانند تغییر طول نبشی ها، تغییر مقطع تیر ها، تغییر کیفیت جوشکاری و تغییر در مشخصات نشیمن اتصال و مهمتر از آن بدست آوردن معیاری برای تعیین نقطه شکست این اتصال برای استفاده در آنالیزهای تاریخچه زمانی غیر خطی لازم بود که با آزمایشاتی چرخش شکست اتصال و دیگر پارامترهای مهم این اتصال مشخص شود. بر این اساس شش آزمایش روی نمونه‌هایی از اتصال خورجینی انجام گردید که نتایج آزمایشات در این مقاله مورد بررسی و جمع‌بندی قرار گرفته است.
مقدمه:
در هر سازه اتصالات آن یکی از مهمترین اجزاء سازه می‌باشند که در طراحی و اجرا باید در مورد آنها توجه و مراقبت کافی صورت بگیرد. یکی از انواع اتصالات که در ایران بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد اتصالات خورجینی می‌باشد. تفاوت اصلی این اتصال با انواع دیگر ،در عدم اتصال تیر به ستون به صورت هم‌محور می‌باشد که این امر باعث پیچیدگی نحوه انتقال لنگر در این نوع اتصال میگردد.به همین علت با وجود تحقیقات به نسبت زیادی که روی این اتصال انجام گرفته است، تا کنون صنعت ساختمانی کشور نتوانسته است به نتیجه‌گیری واحدی از این اتصال دست یابد. این مقاله به شرح نتایج آزمایشاتی می‌پردازد که این آزمایشات قسمتی از تحقیقی است که در دانشگاه صنعتی شریف درباره رفتار و مشخصه‌های اصلی این اتصال و سازه‌های دارای این اتصال انجام گردیده است [1].
اتصال خورجینی
در اتصالات خورجینی تیرهای اصلی قاب‌ها به صورت یکسره از کنار ستون‌های یکسره عبور کرده، روی نبشی‌های نشیمن سوار می‌شوند. در تحقیقاتی که تا کنون روی این اتصال انجام گردیده، دیده شد که درصد گیرداری در این اتصالات در محدوده‌ای قرار دارد که می‌توان آنها را در دسته اتصالات نیمه‌صلب قرار داد.
اتصالاتی با درصد گیرداری بیش از 90 درصد در رده گروه اتصالات صلب و کمتر از 20درصد در رده اتصالات ساده و با درصدهای گیرداری بین این دو مقدار در رده اتصالات نیمه‌صلب قرار می‌گیرند[2].
به طول کلی در اتصالات نیمه‌صلب رفتار و مشخصات مقاومتی اتصال بستگی به نوع و جزئیات اتصال و نحوه اجرای آن دارد. این مسأله در اتصالات خورجینی بسیار نمایان‌تر می‌باشد به طوری که طول نبشی، ضخامت جوش، شماره مقطع تیر، شماره نبشی، نحوه جوشکاری و تغییراتی که در اجرای این اتصالات داده میشود همگی می‌توانند در تغییر رفتار این اتصال مؤثر باشند. نحوه انتقال لنگر در این اتصال فرمی پیچیده دارد و با موارد بالا تغییر پیدا می‌کند.در تحلیل‌هایی که روی این اتصال انجام گرفته است، دیده شد که در نقاطی از این اتصال شاهد تمرکز تنش زیادی هستیم که همین تمرکز تنش باعث ترد‌شکنی اتصال میگردد[3]. این تمرکز تنش باعث میشود که دیگر نتوان با فرضیات رایج در طراحی اتصالات ، به طراحی جوش‌ها و بررسی وضعیت تنش در نقاط مختلف این اتصال پرداخت. با وجود اینکه در رابطه با رفتار اتصالات خورجینی در زلزله‌ها اشکالات فراوانی وجود دارد و هنوز شیوه‌ای مناسب برای طراحی این اتصال پیشنهاد نگردیده است،
در آئین‌نامه 2800 ایران استفاده از این اتصال همراه با فرض قاب ساده ساختمانی برای این نوع قاب‌ها و قراردادن ضریب 6=R ، مجاز شمرده شده است[4]. سئوال اساسی این است که آیا با فرض موارد ذکر شده و طراحی و مهاربندی مناسب سازه ها در برابر زلزله، آیا هیچ تضمینی وجود دارد که این اتصالات سالم باقی بمانند و دچار شکست نگردند؟ .یا اینکه ممکن است با وجود طراحی صحیح و جوابگو بودن عناصر اصلی دیگر سازه و حتی کنترل شدن جابجائی‌ها، اتصالات مقاومت لازم را نداشته باشند و دچار شکست شوند.
برای جواب به این سئوال با توجه به نبود اطلاعات کافی در این زمینه، ابتدا لازم بود که آزمایشاتی انجام شود و در این آزمایشات مواردی مانند نحوه شکست اتصال و مشخصات مقاومتی اتصال به دست آید. اما مهمترین پارامتری که بررسی شد لحظه وقوع اولین ترک در جوش‌های اتصال و نقطه وقوع این ترک بود. با توجه به بارهای رفت و برگشت و دینامیکی زلزله می‌توان گفت که با وقوع ترک در جوش اتصال، این ترک به سرعت گسترش می‌یابد و باعث از دست رفتن مقاومت اتصال میگردد. ضعف بزرگ این اتصال در اینجاست که نبشی‌های پائین، هم وظیفه انتقال لنگر را بر عهده دارند و هم وظیفه انتقال بار قائم سقف ستون‌ها. در صورتی که این ترک در نبشی پائین اتفاق بیافتد باعث از دست رفتن مقاومت اتصال در برابر بارهای قائم نیز خواهد شد و بنابراین سقف فرو خواهد ریخت.
بنابراین چرخشی که در آن چرخش اولین ترک در اتصال رخ می‌دهد را می‌توان به چرخش شکست اتصال تعبیر کرد و این چرخش را به عنوان معیاری برای بررسی وضعیت اتصال در آنالیزهای تاریخچه زمانی سازه‌ها به کار برد. در این صورت قادر به یافتن جواب سئوال مطرح شده در بالا نیز خواهیم بود.
شرح نمونه‌های آزمایشی:
آرایش (setup) آزمایش‌ها مطابق شکل (1) انتخاب گردید. در این آرایش بار به صورت افزایشی به انتهای تیر وارد میگردد و ایجاد نیرو و لنگر در اتصال می‌کند.در تصویر (1) نیز این آرایش مشخص است.
F
: نحوه انجام آزمایشات : نحوه انجام آزمایشات
تعداد 6 نمونه اتصال خورجینی طبق مشخصات برای آزمایش انتخاب گردید.
با اندازه‌گیری میزان چرخش مرکز اتصال و لنگر خمشی حاصل از نیروی جانبی منحنی لنگر-چرخش هر اتصال ترسیم میگردد. چرخش اتصال، متوسط دوران دو سمت اتصال و لنگر آن حاصلضرب نیروی افقی در فاصله نیرو تا اتصال می‌باشد. با این آزمایشات علاوه بر نحوه شکست، چرخش شکست هر اتصال، منحنی لنگر-چرخش هر اتصال، تأثیر مواردی مانند تغییر طول نبشی، تغییر مقطع تیر، تغییر کیفیت جوش و به کارگیری ورق به جای نبشی نیز بررسی میگردد.