همیشه دنبال قوی تر کردن سازه بوده ایم ، اما این بار عمدا خودمان بخشی از بال تیر را برش میدهیم ، ان هم در نزدیکی اتصال تیر به ستون !
فلسفه این کار چیست ؟
- تجربه زلزله نورثریج :
-از دهه ۱۹۶۰ سیستم قاب خمشی فولادی به عنوان یک سیستم سازه ای مناسب مطرح گردید، متأسفانه در سال های ابتدایی این تصور غلط وجود داشت که قاب خمشی فولادی تنها به سبب خصوصـیات ذاتـی خود و به هر نحوی که طراحی شود قادر خواهد بود به کمک جاری شدن اعضا و اتصالات خـود نیروهـای ناشی از زلزله را بدون گسیختگی تحمل نماید.
– براساس همین تفکـر اشـتباه بسـیاری از سـاختمان هـای صنعتی و تجاری و مسکونی توسط قاب های خمشی طراحی و ساخته شـدند . امـا تجربـه زلزلـه نـورثریچ بسیاری از این تصورات نادرست را به چالش کشید. پس از آن مشاهده شـد کـه اتصـالات تیـر بـه سـتون بسیاری از این ساختمان ها دچار گسیختگی ترد شده و طیف وسیعی از ساختمان های فولادی با سیستم قاب خمشی نتوانسته اند عملکرد مورد انتظار را تأمین نمایند.
- نقطه ضعف سازه های فولادی ؛ اتصالات :
-با توجه به این که این اتصالات اکثرا خارج از یک سیستم تولید مکانیزه و به صورت دستی طراحی و اجرا می شوند از کنترل کیفی کمتری برخوردار بوده و نقطه ضعف سازه های فولادی را رقم می زنند.
-بعد از وقوع زلزله نرتریج آمریکا در سال 1994 و کوبه ژاپن در سال 1995 و آسیب شدید اتصالات گیردار ، پژوهشگران به این نقطه پی بردند که دلیل اساسی آسیبهای وارده به اتصالات:
ایجاد مفصل پلاستیک در محل اتصال تیر به ستون می باشد.
- اتصالات RBS
-در چاره اندیشی برای بهبود عملکرد این اتصالات، اتصال با کاهش در مقطع تیر به نام RBS ( Reduced Beam Section ) پیشنهاد گردید.
-در این حالت به فاصله ی اندکی از بر ستون به صورت موضعی در مقطع تیر باریک شدگی ایجاد می گردد تا ظرفیت خمشی تیر در آن منطقه کاهش یابد.
-با این عمل مفصل پلاستیک دور از اتصال تیر به ستون و در خود تیر ایجاد می شود و از شکست در اتصال و جوش بال تیر به ستون جلوگیری می گردد.
- ایجاد عمدی یک ناحیه ضعیف در تیر :
-اتصال گیردار کامل تیر با مقطع کاهش یافته به عنوان یک اتصال از پیش تائید شده تیر به ستون برای استفاده در سازه اسکلت فلزی با قاب خمشی متوسط و ویژه معرفی شده است.
-حذف مصالح تیر در یک فاصله مشخص از بال ستون یک ناحیه “ضعیف” در تیر ایجاد کرده که یک محل قابل اعتماد برای کرنش‌های غیرالاستیک به اندازه کافی دور از فلز جوش ترد می‌باشد.
- وظیفه اتصال RBS و قانون ستون قوی تیر ضعیف:
-وظیفه اتصال RBS انتقال مفصل پلاستیک بـه مقطـع کـاهش یافتـه در تیـر وکاهش ممان بر ستون می باشد.
– به همین سبب احتمال بروز شکست ترد به واسطه کاهش تنش و کرنش در بر ستون به حداقل می رسد.
– کاهش ممان بر ستون علاوه بر اینکه باعث کاهش تنش در جوش اتصـال می شود باعث ارضاء قانون ستون قوی تیر ضعیف و همچنین کاهش نیاز ستون به صفحات تقـویتی جـان می شود.
-معروف ترین شکل اتصال RBS اتصال استخوانی ( Dogbone )می باشد که در آن بال های تیر به صورت قوسی از دایره برش یافته و ، عملکرد بسیار خوبی در مقابله با بارهای لرزه ای نشان داده است.
- کسب اطلاعات بیشتر در زمینه تیرهای با مقطع کاهش یافته در لینک زیر :