عنوان صفحهفصل 1- مقدمه و کلیات.. 11-1- مقدمه.. 21-2- قاب های مقاوم خمشی فولادی (SMRF).. 51-3- اتصال با هندسه متغیر:.. 81-4- تعریف موضوع تحقیق:.. 91-5- اهمیت و اهداف مطالعه اتصال با هندسه متغیر:.. 91-6- روش تحقیق:.. 101-7- ساختار پایان نامه:.. 10فصل 2- اتصالات فولادی و سیستم اتصال گیردار با هندسه متغیر.. 122-1- مقدمه.. 132-2- تعریف اتصال.. 152-2-1- انواع اتصالات.. 152-3- منحنی لنگر_ دوران(M-) اتصالات.. 152-4- طبقه بندی اتصالات خمشی:.. 182-4-1- طبقه بندیاتصالات خمشی بر اساس آیین نامه AISC2005. 202-4-2- معیارسختی اتصال.. 202-4-3- طبقه بندی قاب های خمشی در آیین نامه لرزه ای AISC2005. 222-4-4- تقسیم بندی اتصالات خمشی در آیین نامه FEMA 350:.. 222-5- مروری بر اتصالات پیش از زلزله نورثریج.. 242-5-1- اتصالات مقاوم خمشی رایج قبل از زلزله نورثریج 1994.. 242-5-2- بررسی های عینی انجام شده بر روی اتصالات.. 252-5-3- نتیجه گیری.. 302-6- راه حل.. 312-6-1- اتصالات تقویت شده:.. 322-6-2- اتصالات ضعیف شده.. 362-7- بررسی اتصال تیر با جان شکافدار.. 372-7-1- هندسه کلی اتصالات تیر های با جان شکافدار.. 372-7-2- مزایای هندسه اتصال با جان شکافدار نسبت به اتصالات رایج.. 382-7-3- نتایج کلی.......................................... ................................................................................................................................................ 422-8- بررسياثر اتصال RBS دربهبودرفتارقابهایخمشيفولادي[10].. 422-8-1- هندسه کلی اتصالات RBS. 432-8-2- مزایای هندسه اتصال RBS. 442-8-3- اثر RBS درجلوگيريازتردشكنياتصالوكنترلتنشهادربرستون[10] 462-8-4- بهسازيوتقويتاتصالاتخمشيساختمان¬هايموجودبااستفادهاز RBS. 472-8-5- نتيجه گيري.. 492-9- اتصالباورقميانگذر:.. 502-9-1- مزایای هندسه اتصال با ورقميانگذر:.. 512-9-2- سایر مزيتهاياتصالباورقميانگذربهستونهايقوطيشکل.. 532-9-3- بررسينتايجتحليل.. 542-9-4- نتيجهگيري.. 552-10-سیستم اتصال گیردار با صفحات کناری:.. 562-10-1- مقدمه:......................................... 562-10-2- معرفی اتصال با صفحات کناری.. 572-10-3- مقاوم سازی در برابر ضربه و انفجار با استفاده از اتصال با صفحات کناری 582-10-4- هندسه های معمول سیستم اتصال با ورق کناری:.. 622-10-5- سازه های اجرا شده:.. 632-10-6- مقایسه اتصال با صفحات کناری و اتصال تیر کاهش یافته (RBS): 632-11-اتصال CONXL:.. 642-11-1- هندسه کلی و مزایای اتصالCONXL.. 652-11-2- بررسينتايجحاصلازتحليلنمونه ها.. 672-11-3- نتيجهگيري.. 69فصل 3-مدلسازی و بررسی های تئوری و تحلیلی.. 713-1- طراحی اتصالات تیر به ستون به روش ممان اینرسی متغیر.. 723-1-1- مقدمه 723-2- روش اجزاء محدود.. 763-3- معیار های تسلیم.. 763-3-1- معیار تسلیم فون میسز و ترسکا.. 773-4- توزیع تنش در تیر ها.. 783-4-1- توزیع کلاسیک تنش در تیر ها.. 783-4-2- الف: توزیع تنش خمشی در تیر ها.. 793-4-3- ب: توزیع تنش برشی در تیر ها:.. 793-4-4- توزیع تنش بر اساس مطالعات المان محدود.. 803-5- توزیع انرژی در اعضاء سازه ای.. 823-6- انتخاب نرم افزار.. 893-6-1- نحوه ایجاد یک مدل تحلیلی کامپیوتری:.. 903-6-2- رفتار مصالح.. 913-7- انتخاب مدل ها و جزییات اتصال مدل شده:.. 923-7-1- ارائه معادله هندسه تیر طره تحت بار منفرد:.. 923-7-2- ارائه معادله هندسه تیر طره تحت بار گسترده:.. 943-7-3- ارائه معادله هندسه تیر دو سر گیردار تحت لنگر:.. 963-7-4- ارائه معادله هندسه تیر دو سر گیردار تحت اثر بار گسترده: 100فصل 4- خروجی ها و نتایج بدست آمده.. 1054-1- مقدمه:.. 1064-2- طرح و مشخصات اتصالات نمونه:.. 1064-3- نحوه اعمال بار و شرائط مرزی:.. 1074-4- انتخاب مدل ها:.. 1074-4-1- تیرهای کنسول تحت بار منفرد در بخش انتهائی.. 1074-4-2- تیرهای کنسول تحت بار گسترده یکنواخت.. 1094-4-3- تیرهای دو سرگیردار تحت بار گسترده یکنواخت در طول و لنگر متمرکز یکطرفه 1114-4-4- جزییات اتصال مدل شده :.. 118فصل 5- نتیجه‌گیری و ارائه راهکار.. 1325-1- نتیجه‌گیری.. 1335-2- پیشنهادات.. 133 فهرست شکلهاعنوان صفحهشکل 1‑1: یک نمونه ساختمان با قاب خمشی[19].. 6شکل 1‑2: مکان احتمالی تشکیل مفصل پلاستیک در تیر (تغییر شکلهای ماندگار) 8شکل 1‑3: هندسه پایه اتصال با هندسه متغیر.. 8شکل 2‑1: انواع منحنی های لنگر_دوران[3].. 17شکل 2‑2: منحنی های لنگر_دوران برخی از اتصالات رایج[6]... 18شکل 2‑3: نمودار لنگر_چرخش و شکل پذیری اتصالات [6]... 19شکل 2‑4: نمودار لنگر_چرخش و شکل پذیری اتصالات [3]... 20شکل 2‑5: نمودار لنگر_چرخش و شکل پذیری اتصالات [3]... 21شکل 2‑6: اتصال خمشی رایج قبل از زلزله نورثریج[21]... 25شکل 2‑7: شکست در جوش بال تیر به بال ستون در طی زلزله نورثریج[26]. 27شکل 2‑8: شکست بال ستون[26]... 27شکل 2‑9: شکست بال ستون و جوش تیر به ستون[26]... 28شکل 2‑10: تصاویری از چند نمونه خرابی در زلزله نورثریج شامل: گسترش شکست در ضخامت بال ستون _ گسترش شکست در جان تیر _ شکست کامل اتصال تیر به ستون[26] 28شکل 2‑11: انواع اتصالات تقویت شده.. 33شکل 2‑12: انواع اتصالات تقویت شده[27و28].. 34شکل 2‑13: انواع اتصالات تقویت شده[27و28].. 35شکل 2‑14: انواع اتصالات تیر به ستون RBS [31و32].. 36شکل 2‑15: اتصال تیر به ستون با جان شکاف دار بصورت شماتیک[1].. 38شکل 2‑16: اتصال تیر به ستون با جان شکاف دار بصورت شماتیک[30و 2] 40شکل 2‑17: انواع اتصالات RBS[10].. 44شکل 2‑19: مشخصات كلي نمونه ها[8و9]... 46شکل 2‑20: طرح بهسازي پيشنهادي يوانگ و همكاران[32]... 48شکل 2‑21: جزئياتنمونه هايآزمايشيچنوتو[31]... 48شکل 2‑22: رفتارهيسترزيسنمونه هايآزمايششدهتوسطچنوتو[31]... 49شکل 2‑23: شمايي از اتصال با ورق ميانگذ رو نحوه مونتاژ آن[11]... 51شکل 2‑24: نحوه انتقال نيروها در اتصال با ورق ميانگذر[11].. 52شکل 2‑25: توزيعکرنشهايپلاستيکفونميسزدرزيرسازه[11].. 54شکل 2‑26: منحنيهيسترسيسلنگر_ دورانکلزيرسازهبااتصالميانگذر[11] 55شکل 2‑27: منحنيهيسترسيسلنگر_ دورانپلاستيکزيرسازهبااتصالميانگذر[11] 55شکل 2‑28: اتصال با ورق های کناری مجزا [33].. 57شکل 2‑29: اتصال با ورق های کناری تمام عمق [28].. 57شکل 2‑30: جزئیات اتصال با صفحات کناری[34].. 58شکل 2‑30: تاثیر اتصال در کاهش فرو ریختگی پی در پی کف ها [34].. 59شکل 2‑31: هندسه اتصال الف) اتصال ورق کناری ب) اتصال ورق کناری بهبود یافته [34].. 61شکل 2‑32: هندسه های معمول سیستم اتصال ورق کناری[34].. 62شکل 2‑34: نمايكلياتصال ConXL[3].. 65شکل 2‑35: تعريفهندسهوجزئيات اتصال ConXL.[13].. 66شکل 2‑36: توزيعتنشفونميسزوتغييرشكل اتصال ConXL-R[13.].. 68شکل 2‑37: توزيعتنشفونميسزوتغييرشكل اتصال ConXL-NR[13.].. 69شکل 2‑38: نمودارلنگر-دورانهردونمونهاتصال ConXL[13.]... 70شکل 2‑39: نمودارپوشلنگر-دورانهردونمونهاتصال ConXL[13.]... 70شکل 3‑1: نمودار معیارهای تسلیم فون میسز و ترسکا [15]... 78شکل 3‑2: معیارهای فون میسز و ترسکا [15]... 78شکل 3‑3: پارامترهای موثر در تنش برشی نسبت به تار خنثی.. 80شکل 3‑4: شمائی از تیر کنسول تحت بار منفرد.. 83شکل 3‑5: در برخورد خودرو با مانع بخشهائی که طاقت سرعت بارگذاری را ندارند دچار خرابی موضعی می گردند [43].. 85شکل 3‑6: مدلسازی تیر کنسول با فنر های سری دارای سختی ثابت.. 86شکل 3‑7: نمودار نیرو _ جابجائی در محدوده خطی.. 86شکل 3‑8: مقایسه نسبی ذخیره سازی انرژی در طول دو تیر با هندسه های ثابت و متغیر.. 87شکل 3‑9: مدلسازی تیر کنسول با فنر های سری دارای سختی متغیر.. 88شکل 3‑10: مکان احتمالی تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها در مجاورت اتصال[27] 88شکل 3‑11: منحنی تنش _ کرنش فولاد St37[14].. 92شکل 3‑12: منحنی تنش _ کرنش جوش[14].. 92شکل 3‑13: تیر کنسول تحت بار متمرکز با تنشهای یکسان در تار بالا و پائین 94شکل 3‑14: تیر کنسول تحت بار گسترده یکنواخت با تنشهای یکسان در تار بالا و پائین.. 95شکل 3‑15: قاب یک دهانه تحت لنگر متمرکز یکطرفه.. 96شکل 3‑16: تفکیک شکل قاب یک دهانه تحت لنگر متمرکز یکطرفه به دو تیر با لنگرهای معین.. 97شکل 3‑17: شکل تفکیک شده منحنی لنگر قاب یک دهانه تحت لنگر متمرکز یکطرفه 98شکل 3‑18: نمودار منحنی لنگر تیر دوسر گیردار تحت لنگر یکطرفه.. 98شکل 3‑19: نمودار معادله هندسی تیر دو سر گیردار صرفا تحت برش ناشی از لنگر متمرکز یکطرفه.. 99شکل 3‑20: نمودار معادله هندسی تیر دو سر گیردار صرفا تحت برش ناشی از لنگر متمرکز یکطرفه.. 100شکل 3‑21: تیر دو سر گیردار تحت بار گسترده.. 101شکل 3‑22: نمودار معادله هندسی تیر دو سر گیردار تحت بار گسترده 102شکل 3‑23: نمودار معادله لنگر تیر دو سر گیردار تحت لنگر متمرکز یکطرفه و بار گسترده.. 103شکل 3‑24: قاب فولادی یک دهانه تحت بار گسترده قائم و لنگر متمرکز در انتهای تیر.. 103شکل 3‑25: نمودار معادله هندسی تیر دو سر گیردار تحت لنگر متمرکز یکطرفه و بار گسترده معین.. 104شکل 3‑26: نمودار معادله هندسی تیر دو سر گیردار صرفا تحت برش ناشی از لنگر متمرکز یکطرفه.. 104شکل 4‑1: نمودار بار چرخه ای اعمال شده به نمونه ها.. 107شکل 4‑2: نمایش کانتورهای تنش تیر با هندسه ثابت تحت بار منفرد در بخش انتهائی.. 108شکل 4‑3: نمایش کانتورهای تنش تیر با هندسه متغیر تحت بار منفرد در بخش انتهائی.. 108شکل 4‑4: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر طره تحت بار منفرد با هندسه ثابت 109شکل 4‑5: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر طره تحت بار منفرد با هندسه متغیر 109شکل 4‑6: نمایش کانتورهای تنش تیر با هندسه ثابت تحت بار گسترده 110شکل 4‑7: نمایش کانتورهای تنش تیر با هندسه متغیر تحت بار گسترده 110شکل 4‑8: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر طره تحت بار گسترده با هندسه ثابت 111شکل 4‑9: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر طره تحت بار گسترده با هندسه متغیر 111شکل 4‑10: نمایش کانتورهای تنش تیر دو سرگیردار با هندسه ثابت تحت بار گسترده یکنواخت و لنگر متمرکز یکطرفه.. 112شکل 4‑11: نمایش کانتورهای تنش تیر دو سرگیردار با هندسه متغیر تحت بار گسترده یکنواخت و لنگر متمرکز یکطرفه.. 112شکل 4‑12: نمایش چند حالت معادله هندسی تیر دوسر گیردار تحت بار گسترده ثابت و لنگر جانبی متغیر.. 113شکل 4‑13: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر دو سرگیردار با هندسه ثابت تحت بار گسترده یکنواخت و لنگر متمرکز یکطرفه.. 114شکل 4‑14: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیر دو سرگیردار با هندسه متغیر تحت بار گسترده یکنواخت و لنگر متمرکز یکطرفه.. 114شکل 4‑15: نمایش معادله هندسی تیر دوسر گیردار با مقطع متغیر(الف) – ثابت و متغیر(ب).. 117شکل 4‑16: معادله منحنی سخت کننده اتصال حاصل از روابط تحلیلی برای تیر فوق 118شکل 4‑17: شمائی از سخت کننده پیشنهادی برای اتصال.. 119شکل 4‑18: شمائی از قاب یک دهانه مورد بررسی تحت بارگذاریهای مسأله 120شکل 4‑19: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE14 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 121شکل 4‑20: سخت کننده های الحاقی به تیرIPE14 تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 121شکل 4‑21: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE20 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 121شکل 4‑22: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE14 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 122شکل 4‑23: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE14 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 122شکل 4‑24: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE20 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 3 متری.. 123شکل 4‑25: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE14 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 124شکل 4‑26: سخت کننده های الحاقی به تیرIPE14 تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 124شکل 4‑27: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE20 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 124شکل 4‑28: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE14 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 125شکل 4‑29: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE14 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 125شکل 4‑30: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE20 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 4 متری.. 126شکل 4‑31: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE16 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 127شکل 4‑32: سخت کننده های الحاقی به تیرIPE16 تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 127شکل 4‑33: نمایش کانتورهای تنش تیرIPE20 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 128شکل 4‑34: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE16 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 128شکل 4‑35: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE16 با سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 129شکل 4‑36: نمودار نیرو _ جابجائی برای تیرIPE22 بدون سخت کننده تحت بارگذاری مساله برای دهانه 5 متری.. 129شکل 4‑37: تصویر سخت کننده اتصال.. 131 فهرست جدولهاعنوان صفحهجدول 2‑1: حداقل دریفت سیستم های خمشی بر اساس آیین نامه FEMA 350 [21]. 23جدول 4‑1: معادل سازی مقاطع متداول فولادیIPE با مقاطع مسطتیلی(ابعاد بر حسب cm)... 115جدول 4‑2: جدول جزئیات بارگذاری و ابعاد سخت کننده برای دهانه 3 متری 120جدول 4‑3: جدول جزئیات بارگذاری و ابعاد سخت کننده برای دهانه 4 متری 123جدول 4‑4: جدول جزئیات بارگذاری و ابعاد سخت کننده برای دهانه5 متری 127زلـزله 17 ژانويه سال 1994 نورثـريج که در20 مايلي شمال غرب لس آنجلس اتفاق افتاد، اولين زلزلهاي بود که به تعداد زيادي از ساختمان¬هاي مقاوم خمشي در محل حادثه آسيب سازهاي رساند. اگر چه شدت زلزله 8/6 در مقياس ريشتر بود، که بر اساس مقدار انرژي رها شده، يک زلزله متوسط در نظر گرفته ميشد، تعداد زيادي از اتصالات تير به ستون ساختمان¬هاي مقاوم خمشي، در آن زلزله به شدت آسيب ديدند. اين اتصالات در آيين نامه Uniform Building Code) UBC) مورد تأييد قرار گرفته بودند و تصور مي شد که ظرفيت کافي دارند تا تير در خمش، به حد تسليم برسد و يا ناحيه چشمه اتصال ستون دچار تسليم برشي گردد. اما بر خلاف انتظار، اکثريت اتصالات، به دلايل مختلفي که ذکر خواهد شد، بصورت ترد گسيخته شدند و در موارد کمي، رفتار آنها شکل پذير بود. يکسال بعد از زمين لرزه نورثريج، درست در 17 ژانويه 1995 زلزله اي به بزرگي 9/6 در مقياس ريشتر، شهر کوبه در ژاپن را لرزاند که در اين زلزله نیز بسياري از اتصالات قابهاي خمشي آسيب ديدند و حتي بعضي از ساختمانها با قاب خمشي فرو ريختند. کشف آسيبهاي جدي در ساختمان هاي فولادي، با قابهاي خمشي جوشي در زلزلههاي ديگر نيز تأييدي بر آسيبهاي اتفاق افتاده در قابهاي خمشي نورثریج بود و اين نشان دهنده اين مطلب بود که آسيب ها فقط به خصوصيات لرزه اي در زلزله نورثریج مربوط نمي شود و نقص، از خود اتصالات آسيب ديده مي باشد.زلزله نورثریج, به دلیل تحولاتی که در روند طراحی و ساخت اتصالات گیردار جوشی در سازه های فولادی ایجاد کرد, نقطه عطفی در تاریخ طراحی و اجرای این نوع سازه ها محسوب می شود. بدنبال زلزله نورثریج, تعدادی از ساختمانهای فولادی جوشی با سیستم قاب خمشی(WSMF), در ناحیه اتصالات تیر به ستون دچار شکست شدند. خرابي دور از انتظار بسياري از ساختمانهاي با سيستم مقاومت جانبي قاب خمشي در این زلزله، نوع نگاه به اتصالات اين قاب‌ها را دچار دگرگوني كرد. به همین دلیل مهندسان با مشاهده شكست هاي غير منتظره گسترده در جوش‌ها و فلز پايه در اتصالات متعارف قابهاي مقاوم خمشي، بر آن شدند تا اتصالاتي با شكل‌پذيري بيشتر و جزئيات اصلاح شده، معرفي كنند. يكي از بخش‌هاي مهم اتصالات تير به ستون در قابهاي خمشي، ناحيه چشمه اتصال مي‌باشد كه سختي و مقاومت آن در رفتار و شكل‌پذيري قاب تاثير بسزايي دارد.