اتصالات سازه‌های فولادی :
اتصالات سازه‌های فولادی پیچیده‌ترین نکته در هنگام طراحی سازه‌های فولادی است. اگر شما هم مهندس عمران و یا طراح سازه هستید حتماً این نکته را بارها از اساتید خود شنیده‌اید. اما در این مقاله قصد داریم تا با هم در۱۵۰۰ کلمه و در طول پنج دقیقه این مسئله را یک بار برای همیشه حل کنیم و به درک درستی از اتصالات سازه‌ها برسیم.
در روز جمعه هشت تير هزار و سیصد و شصت و نه مصادف با ۲۸ ژوئن سال ۱۹۹۰ میلادی، یعنی دقیقاً هشت روز پس از زلزله‌ی وحشتناک منجیل، سخنگوی انجمن مهندسین عمران کشور ژاپن (JSCE) نامهای را به دانشکده‌های عمران زد و به صراحت از آن‌ها خواهش کرد تا تحقیقات گسترده‌ای را در مورد اتصالات سازه‌ای شروع کنند و با انجام آزمایش‌های عملی نتایج این تحقیقات را اثبات کنند تا هر چه زودتر وارد آیین‌نامه طراحی سازه‌های فولادی این کشور قرار بگیرد.
زمانی که زلزله‌ی منجیل به وقوع پیوست یک هیئت دوازده نفرِ از محققان ژاپنی وارد ایران شدند تا بتوانند در مورد این زمین‌لرزه که در حدود ۳۵۰۰۰ نفر را به آغوش مرگ کشانده بود اطلاعاتی را به‌دست آورند.نتایج این تحقیقات هرچه بود ژاپنی‌ها را وادار به این کرد تا در مورد اتصالات سازه‌های فولادی تحقیقات گسترده‌ای را شروع کنند.
در این مقاله از شهر نوین عمران و معماری قصد داریم تا با هم در مورد این اتصالات، اطلاعات ارزشمندی را به‌دست آوریم. در این مقاله ما به طور کلی از اتصالات سازه‌ها صحبت میکنیم. که خود این اتصالات به سه قسمت کوچک‌تر به نامهای تعریف اتصالات، خرابی اتصالات و طراحی اتصالات تقسیم می‌شود.
در مگا پکیج آموزشی انواع سیستم‌های باربر سازه‌ای ما حروف اول تمامی این سه قسمت را برداشتیم و اصطلاح اتصالات تخط را منحصربه‌فرد کرده‌ایم.
تعریف اتصالات سازه‌های فولادی :
۱. چرا اتصالات به وجودمی‌آیند :
در قسمت مقالات رشته عمران در شهر نوین عمران و معماری اگر یک مقدار جستجو کنیم می‌بینیم که تاکنون بیش از ده‌ها مقاله در مورد سیستم‌های باربر سازه‌ای و انواع آن‌ها از قبیل قاب ساده ساختمانی ، قاب خمشی، مهاربندها ، سیستم لوله‌ای و… را توضیح دادیم. اما یکی از مقالات به تفاوت بین سیستم قاب خمشی و قاب ساده پرداخته است. به طور کلی میتوانیم بگوییم که بزرگ‌ترین تفاوت بین انواع قاب‌های ساختمانی اتصالات سازه‌ای میباشد.
در قاب ساده ساختمانی اتصالات مفصلی و در قاب خمشی اتصالات صلب و گیردار هستند و همین تفاوت در اتصالات موجب تفاوت در سختی‌های بین این دوسیستم‌های باربر سازه‌ای می‌شود.
در هر سیستم باربر سازه‌ای ما انواع سامانه‌های باربر قائم (به مجموع تیر و ستون و … که بارهای قائم مثل بار مرده و زنده را تحمل میکنند سامانه باربر قائم گویند) و سامانه‌های باربر جانبی (به مجموع تیر و ستون و … که بارهای جانبی مثل بار باد و زلزله را تحمل میکنند سامانه باربر جانبی گویند) را داریم پس به طور خلاصه داریم:
اعضای تشکیل دهنده هر سیستم باربر سازه ای :
- سامانه باربر قایم
- سامانه باربر جانبی
حال این تیرها و ستون‌های درون هر سیستم بار برسازه ای به کمک اتصالات سازه‌ای در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و از این رو این مسئله آن‌قدر مهم شده است که اکثر طراحان سازه‌ای را هنگام طراحی می‌ترساند. اما متأسفانه و یا خوشبختانه با پیشرفت علم و نظام آموزشی طراحی اتصالات این روزها کاری بسیار آسان است و جای اهمیت خودش را به بعد از طراحی داده است.
خرابی اتصالات سازه‌های فولادی :
زمانی که به یک سازه بار وارد می‌شود حال این بار می‌تواند بار قائم باشد و یا بار جانبی تمامی سامانه‌ها به کار میافتند و اتصالات نیز در این عملکرد مؤثرهستند و همین علتی می‌شود تا در اثر خستگی و یا وقوع یک زمین لرزه اتصالات سازه‌ای دچار خرابی شوند.
دو نکته مهم خرابی اتصالات سازه ای :
- تعیین نوع دقیق خرابی
- تشخیص موقعیت درست خرابی در اتصالات
تشخیص موقعیت درست خرابی در اتصالات سازه‌های فولادی :
اگر ما به دنبال تعیین محل دقیق و درست خرابی در اتصالات سازه ای باشیم میبایستی که با دو روش آزمایش مخرب و غیر مخرب آشنا شویم. البته این روز ها با پیشرفت علم و تکنولوژی و هزینه بر بودن زیاد ، روش مخرب کاربردی ندارد و اکثرا از روش های غیر مخرب استفاده میکنند.
روش غیر مخرب با کمک پاسخ رفتار سازه به روش های دینامیکی و استاتیکی محل دقیق خرابی اتصالات سازه ای را به ما نشان میدهد.در این بین خود روش دینامیکی از محبوبیت بیشتری برخوردار است زیرا هم پارامتر هایی که درون آن به کار میرود رفتار بهتر سازه را در نظر میگیرد و هم درصد خطای کمتری نسبت به روش استاتیکی دارد.
روش دینامیکی برای تشخیص خرابی دراتصالات سازه‌های فولادی:
درقسمت قبل توضیح دادیم که روش دینامیکی از محبوبیت بیشتری نسبت به روش استاتیکی برخوردار است و دلیل آن دو مورد زیر میباشد :
- پارامتر های دخیل در آن رفتار صحیح تری از سازه را بررسی میکنند.
- درصد خطای کمتری را نسبت روش استاتیکی دارد
زمانی که از طریق روش دینامیکی قصد داریم تا خرابی در اتصالات سازه ها را بررسی کنیم از چند الگوریتم کلی میتوانیم استفاده کنیم که هر یک از این ها ساز و کار خاص خودشان را دارند و تقریبا میتوان گفت به غیر از تحقیق های حرفه ای هیچگونه سود علمی برای ما مهندسان عمران ندارند.
در زیر نام برخی از این الگوریتم های دینامیکی را برای شما بیان میکنیم تا در حد نام با آن ها آشنا شوید :
- الگوریتم شبکه مصنوعی
- الگوریتم بهینه سازی ازدجام ذرات
- الگوریتم هوش مصنوعی
- الگوریتم ماشین بردار پشتیبان
البته این نکته را باید بدانیم که در هنگام استفاده از هر کدام از این الگوریتم ها برای تشخیص محل دقیق خرابی اتصالات سازه‌های فولادی ، ما مهندسان عمران دچار محدودیت هایی هستیم و هر بخش ازپروژه‌ی تحقیقی خودمان را باید به کمک یکی از این روش‌ها پیش ببریم.
مدلسازی اتصالات سازه ها :
زمانی که ما خرابی اتصالات سازه‌های فولادی را در نرم‌افزار های تخصصی مثل آباکوس ویا انسیس مدلسازی میکنیم یک سوال از خودمان میپرسیم که الان اتصال را به چه صورت وارد کنیم؟
در تمامی مقالات شهر نوین عمران ومعماری با موضوع قاب خمشی و قاب ساده ساختمانی توضیح دادیم که در سیستم های قاب ساده ساختمانی ما از اتصالات مفصلی و در قاب های خمشی ما از اتصالات صلب و گیردار استفاده میکنیم.پس لازم است تا درهنگام مدلسازی در نرم¬افزار نیز از این دو نوع اتصال برای انواع قاب ها استفاده کنیم.
شاخص های خرابی اتصالات سازه‌های فولادی :
دانشمندان علم عمران به دنبال بهترین راه برای بیان میزان خرابی ناشی از بارهای وارده به ساختمان از دیر باز بوده‌اند بنابراین شاخص های متفاوتی را در این باره بیان کردند.اما جامع ترین شاخص برای بیان میزان خرابی ناشی بار های وارده در اتصالات سازه‌های فولادی شاخصی به نام ۰ و ۱ میباشد که شاید در کتاب ها با نام اختصاصی ZEONE شنیده باشید. در این روش ما میزان خرابی در اتصالات سازه های را یک عددی بین ۰ و ۱ بیان میکنیم که در این نوع بیان عدد ۰ بیانگر عدم فروریختگی اتصال و عدد ۱ بیانگر فروریختگی کلی سازه میباشد.
در روشی دیگر دانشمندان به یک نمودار درختی به شرح زیر رسیدند که انواع شاخص های خرابی را در یک جا جمع آور کرده اند.بد نیست از طریق تصویر زیر با این نمودار درختی آشنا شوید.
نتیجه گیری :
- با توجه به مقاله بالا میتوانیم بیان کنیم که این روز ها دیگر طراحی اتصالات مشکلی پیچیده برای مهندسان و طراحان سازه ای رشته ی عمران نیست بلکه عملکرد ثانویه ی اتصالات موضوعی بسیار پیچیده تر است.
- تقسیم بندی روش های تشخیص خرابی اتصالات سازه ای به صورت زیر میباشد.
- در هنگام مدلسازی اتصالات سازه ای ، اتصالات قاب های ساده ، مفصلی و اتصالات قاب خمشی صلب میباشد.
- …
اگر به دنبال مقالات بین المللی در مورد اتصالات سازه‌های فولادی هستید بر روی اینجا کلیک کنید.
در انتها از شما خواهشمندیم اگر در مورد این مقاله اطلاعاتی را دارید که ممکن است به بهتر شدن محتوا کمک کند در قسمت نظرات برای ما بفرستید.
