اتصالات فریم دارای بادبند فولادی به ستون های پرشده از بتونCFT
اتصالات فریم دارای بادبند فولادی به ستون های پرشده از بتونCFT
رفتار لرزشی اتصالات فریم دارای بادبند فولادی به ستون های کامپوزیتی CFT
نویسنده:
چارلز و. ودر، گرگروی ماک رای و کریستوفر واترز
دانشگاه واشنگتن
مترجم:
حمید بلارک – کارشناس ارشد عمران – سازه
لوله های پرشده از بتون (CFT) ضمن برخورداری ازاستحکام محوری و ظرفیت بارگیری فراوان، برای ستون های موجود در در فریمهای دارای بادبند نیز مناسباند. اتصالات پشتواره به تیرچه به ستون از جمله مسائل مورد توجه است. طرحهای قدیمیتر تفاوتهای گسترده ای با یکدیگر دارند و رفتار لرزه ای آن ها ثبات چندانی ندارد. در اینجا بنا داریم مختصری از کاربردهای ستون های CFT در فریم های دارای پشتواره در گذشته بطور خلاصه ارائه کنیم. در این جا ضمن بحث پیرامون دشواریهای موجود در طرح اتصالی، تحلیلهای غیرخطی رایانه ای به منظور ارزیابی عملکرد لرزشی این اتصالات به بررسی گذاشته خواهد شد. هم چنین، بررسی تجربی نیز بر روی عملکرد اتصال به عمل خواهد آمد.
۱-۱- مقدمه
در مقاومسازی سازه ها در برابر لرزه، از ستون های لوله ای پرشده از بتون (CFT) بهره گیری می شود زیرا این ستون ها نسبت به فولاد یا بتون تقویت شده مزایایی دارند. بتون ضمن اینکه استحکام و سفتی متراکمی را در لوله فولادی ایجاد می کند، از پیدایش خمش موضعی جلوگیری به عمل می آورد؛ حال آنکه لوله فولادی نیز به بتون حالت می بخشد و هزینه مربوط به جابه جایی آن را کاهش می دهد؛ بتون را برای تنش محوری تقویت می کند؛ کار خمیدگی و برش را انجام می دهد و حالت چکشخواری ستون را افزایش می دهد. این ستون ها برای فریم های دارای بادبند بسیار مناسباند زیرا در این فریم ها نیاز به استحکام و سفتی محوری از ضروریات است. این ترکیب برای طرح لرزشی بسیار مناسب است زیرا فریم های دارای بادبند برای طرح لرزشی کفایت می کند و از سوی دیگر، بارهای جانبی موجب تقاضای فراوانی برای این ستون ها شده است. هم چنین، این طرح نیاز به برخورداری از ترکیبی از استحکام، سفتی و چکش خواری از سوی سیستم ساختاری است.
در حالی که ستون های CFT برای فریم های دارای بادبند بسیار مناسباند، مطالب چندانی درباره طرح و ایجاد اتصال میان این فریم و ستون های CFT در دست نیست. از تنوعی که در مورد اتصالات بادبند به تیرچه به ستون (اتصالات BBC) وجود دارد تاکنون بهره برداری ها و استفاده هایی شده اما پژوهش خاصی درباره عملکرد لرزشی این اتصالات انجام نگرفته است. در نتیجه، آگاهی چندانی درباره رفتارهای لرزشی اتصالات BBC وجود ندارد و مشخص نیست جایگزین های دیگر مقرون به صرفه باشند.
۱-۲- کاربردهای گذشته
در بسیاری از ساختمان ها از فریم های دارای بادبند و ستون های CFT بهره گیری شده است. گویا این استفاده (برای نخستین بار) در امریکا به عمل آمد؛ البته از ستون های CFT پیش از امریکا در ژاپن و کشورهای دیگر کاربرد گسترده ای داشته است، با این تفاوت که در این کشورها، این استفاده با استفاده از فریم های دارای بادبند ی که در برابر گشتاورها مقاومت نشان می دهند همراه بوده است. نخستین پروژه رو به گسترش امریکا با ستون های CFT عبارت بود از ۱۰۰ First Stret Plaza در سانفرانسیسکو، کالیفرنیا اجرا شد. نمایی از این ساختمان در شکل ۱ نشان داده شده است. این ساختمان ۲۷ طبقه دارد و در آن از فریم دارای بادبند با اتصالات گشتاوری و ستون های CFT در چهار گوشه هسته بادبند استفاده شده است. از آن دوره به بعد، ساختمان های دیگری با بهره گیری از این فریم ها و ستون ها ساخته شدند. ارتفاع این ساختمان ها به ۶۰ طبقه نیز می رسید. در سازه های دیگری هم چون استادیوم فوتبال دانشگاه واشنگتن نیز از یک چنین سیستمی بهره گرفته شده است.
در حالی که در ساختمان های گوناگونی از ستون های CFT و فریم های فولادین دارای بادبند بهره گیری شده است، اما از اتصالات BBC نیز بطور گسترده مورد استفاده واقع شده اند. شکل ۲ چندین مورد از این اتصالاتِ از نوع دیگر را نشان می دهد. این اتصالات در شکل های ۲ قسمت الف و ۲ قسمت ب از اتصال دهندگان نبشی برای کمک به پخش شدن نیروهای بادبند و تیرچه و گشتاور میان بتون و فولاد در ستون CFT نشان داده شده اند. در حالی که در شکل ۲ قسمت ب یک صفحه نبشی ساده با هیچ اتصال دهنده شکافنده ای نشان داده شده است. شکل ۳ نمایه ای از جزئیات دیگری که گاه گاهی مورد استفاده قرار گرفته اند را به تصویر می کشد. اتصال دهندگان شکافنده به درون ستون می چسبند تا به پخش شدن نیروهای گشتاور میان فولاد و بتون کمک کند اما بادبند و تیرچه به لوله فولادی دارای اتصال معمول فولاد به فولاد می چسبد. فریم های دارای بادبند با ستون های CFT بارها در امریکا و بندرت در ژاپن مورد استفاده قرار گرفته است.اما دست کم در یکی از ساختمان هایی که بتازگی در ژاپن ساخته شده است از ستون های CFT استفاده شده و اتصالات BBC برای این ساختمان در شکل ۲ قسمت ت نشان داده شده است. مهندسان ژاپنی به طور معمول از ستون های CFT با نیروی مقاومت کننده در برابر فریم ها بهره می گیرند. این چفت و بست به پخش شدن بارهای بادبند و تیرچه به فولاد و بتون ستون CFT کمک می کند. این اتصال نیازمند چهار مفصل کامل جوشکاری شده با محیط پیرامونی لوله ای شکل در هر یک از بازبینی های تیرچه- ستون است.
۱-۳- تقاضاهای لرزش
طرح لرزشی اجرا می شود تا ساختمان حالت الاستیکی خود را همچنان حفظ و هنگام بروز زمین لرزه های پیاپی و یا بلافاصله پس از این گونه حوادث لرزه ای قابل تعمیر و سرویس باشد. کج شکلی های غیرالاستیکی عمده معمولا هنگام بروز زمین لرزه های بزرگی که احتمال وقوع آن ها اندک است امری مجاز شمرده می شود. این کج شکلی های غیرالاستیکی موجب تغییر در سفتی سازه می شوند و سبب انتشار یافتن انرژی می گردند. این انرژی ها با یکدیگر تلفیق شده و تبدیل به واکنش ساختمان در برابر زمین لرزه های بزرگ می گردند و در نهایت هزینه اولیه سازه را کاهش می دهند. بدین ترتیب، یک مهندس می باید اطمینان دهد که سازه در صورت وقوع زمین لرزه های بزرگ هم چنان انسجام و استحکام خود را حفظ کرده و ویران نمی شود و آسیب های جانی را برای افراد به بار نمی آورد. یک رویه اجرایی چند سطحی (چند مرحله ای) ایجاب می کند که مهندس به وارسی میزان استحکام، سفتی، انعطاف و غیرالاستیک بودن سیستم خود بپردازد. این حالت غیرالاستیکی بودن فریم های تقویت شده اغلب تحت تاثیر خمش ها و برامدگی های حاصل از بادبند ها قرار دارد. ستون ها نیز به افزایش مقاومت در برابر بارهای وارده از ناحیه کناره ها کمک می کنند؛ در عین حال سنگینی بارها را نیز تحمل و از فروپاشی سازه جلوگیری به عمل می آورد. اتصالات، گشتاور و نیرو را از جزئی به جزء دیگر انتقال می دهند. بروز حالت شکستگی در ستون ها یا اتصالات منجر به عملکرد نامطلوب شده و در نهایت ناکامی اهداف رویکرد طرح لرزشی را رقم می زند. در نتیجه، الزامات این طرح (AISC2) برای فریم های دارای بادبند ایجاب می کنند که بادبند یک اتصال ضعیف باشد. هدف از کارگذاشتن اتصالات و ستون ها این است که قدرت لازم را برای تحمل بار فشار آورنده و بار خمشزای کششی بادبند تامین نمایند. تغییر شکل های غیرالاستیکی بادبند ها قابل تحمل هستند زیرا:
-
طرح را مقرون به صرفه می کنند
-
انتقال نیرو به ستون ها، اتصالات و دیگر اجزا را محدود می کنند
-
به سود واکنش غیرالاستیکی سازه عمل می کنند
اما، کمانش و تغییر شکل غیرالاستیکی بادبند موجب افزایش تقاضا به سمت اتصالات می شود. همه این الزامات را باید به همراه توجه کامل به تغییر شکل سازه و ناثباتی در ویژگی های جنسی و عملکرد سازه های تازه ساخت احراز کرد.
در نتیجه این روش، یک مساله مهم که در مورد این طرح در ارتباط با ستون های CFT مطرح می شود تعیین این است که آیا اتصالات BBC توان لازم برای دستیابی به این اهداف را دارند یا نه. این اتصالات باید بتوانند مقاومت لازم در برابر انتقال نیروهای بادبند و تیرچه ها و گشتاور را تامین و در همین حال، سازه و اجزای بادبند ی را قادر به تحمل تغییر شکل های غیرالاستیکی بزرگ نماید. اتصال BBC باید هم چنین این نیروها و کشتاورها را میان لوله فولادی و بتون در صورتی که ستون CFT قرار باشد عمل کند توزیع نماید. البته اگر قرار است هدف عملکردی احراز شود باید چندین الزام دیگر نیز عملی شوند؛ از جمله اینکه نخست: لوله فولادی به عنوان تقویت کنند کششی برای ستون CFT عمل کند و در نتیجه، نیروی کششی باید در سطح لوله فولادی پخش شود. دوم اینکه بتون، فولاد را در برابر بار فشار آورنده سفت و محکم کند و در نتیجه، این نیرو باید میان بتون و فولاد پخش شود. سوم اینکه لوله فولادی به عنوان تنها عامل تقویتی خمش برای بتون عمل کند و در نتیجه، لوله فولادی می باید یا ظرفیت خمش کنندگی ستون را تحمل کند و یا اینکه می باید دست کم در برابر فشارهای کششی به واسطه گشتاورهای خمش زا مقاومت کند. در نهایت اینکه فولاد باید به عنوان یک عامل تقویتی شکافنده برای بتون عمل کند و بدین ترتیب، نیروهای شکافنده می باید میان فولاد و بتون به روشی مناسب پخش شوند. این پخش شدگی پیچیده نیرو بصورت سحرامیزی حاصل نمی شود؛ بلکه نیازمند این است که یا فشار شکافنده میان لوله فولادی و بتون انتقال یابد (چیزی که در شکل ۳ دیده می شود) یا اینکه به عنوان گزینه ای دیگر، اتصالات BBC باید به پخش شدن و انتقال نیرو کمک کنند.
توضیحات شکل: فشار شکافنده میان فولاد و بتون برای اینکه حالت تعادل با بارهای کاربردی برقرار شود. بار محوری، نیروی شکافنده و گشتاور خمشزای پخش شده میان بتون و فولاد به روشی مناسب.
۱-۴- مسائل بالقوه در طرح اتصالات
توان دستیابی به این انتقال فشار شکافنده که تعادل آن را ایجاب می کند و در شکل ۳ نیز نشان داده شده است مساله ایست که تا اندازه ای موجب دغدغه و نگرانی شده است. پژوهش گذشته به ارزیابی این انتقال شکافنده پرداخته و تقاضاهای مربوط به این انتقال هم بسیار و هم محلی شده به نظر می رسند. شکل ۴ نشان می دهد که نیرو یا گشتاوری که برای لوله فولادی یا بتون اِعمال می شوند باید به روش مناسبی توزیع شده و فاصله بسیار کم باشد (معمولا بسیار کم تر از قطر لوله). فریم های دارای بادبند تقاضاهای فراوانی را در کلیه اتصالات BBC رقم زده اند. اگر ظرفیت انتقال فشار شکافنده میان لوله فولادی و بتون از حد تقاضا فراتر نرود، حالت لغزش رخ داده و این امر سبب تغییرات ماندگار در لایه میانی بتون فولادی می شود.
توضیحات شکل: ناحیه ایجاد فشار اتصال. رفتار کامپوزیتی میان فولاد و بتون. فشار اتصال نرمال شده
سپس معیارهای مهم مهندسی در زمینه ایمنی، قابل تعمیر و سرویس بود و مقرون بصرفه بودن سازه به ترتیب زیر مشخص شدند:
-
هنگامی که ظرفیت انتقال فشار از حد تقاضا فراتر می رود دیگر نیازی به اتصال دهندگان برشی نخواهد بود
-
برای انتقال کامل زمانی که تقاضا از ظرفیت فراتر می رود باید از انتقال شکافنده مکانیکی استفاده شود.
در مرحله وارد کردن بار نهایی، تقاضای انتقال شکافنده را می توان بطور یکنواخت در اطراف لوله و طول آن کوچک تر یا مساوی طول ستون یا به عبارت دیگر ۳٫۵ برابر قطر لوله، به طوری که در شکل ۵ نشان داده شده است، پخش کرد. مواقعی که در زمینه قابلیت تعمیر و سرویس دوباره محدودیتی پدید می آید می توان پخش تقاضای فشار شکافنده مثلثی شکل را در امتداد طول و به میزان یک و نیم برابر قطر لوله مورد استفاده قرار داد. نشان داده شده است که ظرفیت انتقال شکافنده نتیجه عملکرد قطر لوله، d، و نسبت قطر به ضخامت، d/t، است. این ظرفیت که دو انحراف استاندارد زیر ظرفیت میانگین است به ترتیب زیر است:
۱)
ظرفیت انتقال برای لوله های با قطر بزرگ و نسبت d/t بالا به واسطه جدایی که میان فولاد و بتون رخ می دهد و نیز کاهش محدودیتی که به دلیل نازکی لوله حاصل می شود، در عمل، صفر است. بسیاری از ستون های CFT مورد استفاده در US، در واقع، لوله هایی هستند با قطر بزرگ و نسبت های d/t بالا و برای همین است که کاملا روشن است که انتقال فشار شکافنده طبیعی برای طرح لرزشی بسیاری از اتصالات BBC کفایت نمی کند.
۱-۵- آنالیز غیرالاستیکی کامپیوتری
تقاضاهای انتقال برشی مورد نیاز برای ایجاد ستون CFT، یک بخش عملکردی فریم دارای پشتواره، کمااینکه در شکل ۳ نیز دیده می شود، از ظرفیت انتقال برشی موجود در ستون های CFT پیشی می گیرد. بدین ترتیب، اتصال BBC می باید به این فرایند انتقال کمک کرده یا اینکه باید در قسمت های بسیار مهم این ستون ها از ابزارهای انتقال مکانیکی بهره گرفته شود ( به شکل های ۴ و ۵ مراجعه شود). برای ارزیابی این گزینه ها از یک سلسله آنالیزهای غیرخطی با برنامه رایانه ای ABAQUS استفاده شد. در بسیاری از اتصالات BBC مورد استفاده برای طرح لرزشی ساختمان ها از نبشی های نفوذ کننده استفاده شده است، به شکل ۲ الف یا ب مراجعه کنید. نفوذ این نبشی باید به پخش شدن گشتاورها و نیروها میان لوله فولادی و بتون کمک کند و بدین ترتیب، این اتصالات می باید به گونه ای باشند که بستری را برای آنالیز غیرخطی فراهم سازند. اتصال BBC مورد استفاده در U استادیوم واشنگتن که تصویر آن در شکل ۶ نشان داده است طرح اولیه این آنالیز است.
دلیل انتخاب این طرح اولیه این است که این طرح برای اتصالات BBC مورد استفاده در سازه های موجود در مقیاس متوسط است. اتصال از نظر قطر بیرونی نزدیک به ۷۱۰ میلی متر کاملا بزرگ است اما نسبت به اتصالاتی که در شماری از ساختمان های ذکر شده در گذشته کوچک تر است.
یک الگوی نهایی مفصل در شکل ۷ ارایه شده که اتصال مدلسازی شده است. این اجزا در واقع اجزای آجری ۸ گره ای ۳ بعدی است و فولاد به عنوان یکی از مصالح پلاستیکی دو خطی با فشار خمشزای ۳۴۵MPa، نسبت پوآسون ۰٫۳، فشار انعطاف پذیری نهایی ۳۸۰MPa و نسبت سختی کششی ۴ درصد مدول های الاستیکی است. ضخامت لوله برابر بود با ۱۲٫۵ میلی متر (برای یک نسبت d/t نزدیک به ۵۷) در مدل پایه، اما این ضخامت ( و نسبت d/t حاصله) در سراسر این کار مطالعاتی متفاوت بود. در مدل سازی بتون مشکل بسیار بزرگی وجود داشت. در آغاز، ABAQUS اجزای بتونی تقویت نشده مورد استفاده قرار داده شدند اما این مدل نتوانست در نواحی که فشارها و کشش های نسبتا زیادی وارد می شود مورد استفاده قرار گیرند. مدل بتون ABAQUS برای انجام کار در شرایطی که در آن بتون بطورکامل محدود شده است تعبیه شده است. استحکام کششی بتون به کم تر از ۸ درصد استحاکم فشاری کاهش یافت اما این استحکام بتون در این کار مطالعاتی متغیر بود. حد واسط میان آهن و بتون نیز از جمله پارامترهای مورد توجه بودند. به واسطه قابلیت انتقال فشار محدود که در قسمت های پیشین به آن اشاره شد، هیچ چسبندگی میان فولاد و بتون صورت نگرفت. کنش و واکنش میان این دو جزء با بهره گیری از جفت های حاوی جز بزرگ تر (فولاد) و جز کوچک تر (بتون) مدل سازی شد. تماس سخت نیز مشخص گردید و ایجاد کرد که خلا میان سطوح پیش از اینکه کنش و واکنشی حادث شود به صفر برسد. هنگام تماس، سطوح امکان انتقال فشار نرمال و فشار شکافنده را از طریق سایش پیدا می کنند. ضریب سایش در آغاز بر روی ۰٫۳ انتخاب شد اما این عامل نیز خود، یک پارامتر بررسی شده در این مطالعه بود. پیش از اینکه باری بر روی مدل قرار داده شود، خلا میان کلیه سطوح فولادی و آهنی به صفر رسید.
بارهایی که در شکل ۷ نشان داده شده اند بصورت مونوتیکی در مورد نمونه آزمایش مورد استفاده قرار گرفتند. بارهای حاصل از نیروی گرانشی در ستون CFT نخست اِعمال شد و بارهای بادبند بعد از آن و همزمان با آن اِعمال گردید تا اینکه رفتاری غیرخطی از اتصال مشاهده شد. ماکسیمم بارهای بادبند بر اساس خمش انعطاف پذیر و ظرفیت خمش فشاری قطری جفت بادبند استوار بود. بار فشاری بر روی ستون CFT نوعی پارامتر مورد توجه در آنالیز بود. مدلی که بصورت متقارن مورد استفاده قرار گرفت و مدلی که از وسط ستون CFT شکسته شد و صفحه نبشی همگی در شکل ۷ نشان داده شده اند. حرکت های بیرن از صفحه و یا درون صفحه نیز بر روی صفحه متقارن محدود شدند اما همه انحراف ها و چرخش ها مجاز بودند. بارها به گونه ای اِعمال شدند که نمونه همچنان در حالت تعادل باشد. اما گاهی در اثر بروز چرخش یا هر خطای دیگری ممکن است این تعادل به هم بخورد. در نتیجه، یک گره در وسط ستون قرا رداده شده و یا در هر یک از سطوح از بالا تا پایین قرار داده شد. این محدودیت ها از تبدیل بدنه به صفحه متقارن جلوگیری می کند.
۱-۶- پارامترهایی که بر عملکرد اتصالات تاثیر می گذارند
آنالیزهای اولیه به ارزیابی همگرایی و اصلاح روزنه های مدل می پرداختند که در اینجا قرار نیست به آن ها بپردازیم. آنالیزهای بعدی نشان از آن دارند که یک اتصال عمدتا بر ظرفیت تحمل بتون اتکا دارد. در شکل ۸ این حالت خطوط حاصل از فشار در بتون زیر صفحه نبشی نشان داده شده است. ماکسیمم تحمل از طرق حاشیه صفحه نبشی به درون بتون مشخص می شود. حاشیه تحمل فشار در بتون بلافاصله در زیر صفحه نبشی واقع در کناره عرض صفحه و لوله دیده می شود. در شکل ۸،فشار میانگین بر بتون تقریبا ۱۰٫۲MPaاست، اما فشار تحمل در شرایطی که باری بر حاشیه صفحه نبشی وارد می شود برابر است با ۵۸٫۹MPa و در گوشه مقابل ۲۹٫۲MPa است. بتون در این قسمت ها بطور کامل اصلاح می شود. قسمتهایی که بشدت تحت تاثیر فشار واقع می شوند قسمت هایی هستند که زیر فشار هیدرواستاتیک واقع شده و مصالح احتمالا می توانند این فشارها و فشارهای بزرگ تر از ظرفیت غیرمحوری فشار بتو ن را تحمل کنند اما محدودیت های مدل اجزای حدود منجر به بروز مساله همگرایی در سه قسمتی که بشدت تحت فشار هستند می گردد. تمرکز فشار در لوله های فولادی و صفحات نبشی در سه مفصل مورد توجه هستند اما فشارهای درون فولاد به مراتب بزرگ تر و پیامدهای آن ها نیز جدیت کم تری دارد. خمش در چندین قسمت از صفحه نبشی و لوله فولادی مدنظر قرار دارد اما هر چه که هست کاملا جنبه موضعی دارد.
در حالیکه تحمل صفحه نبشی بر روی بتون از جمله مکانیسم های اصلی و مهم انقال به شمار می آید، انتقال هایی نیز به واسطه سایش میان فولاد و بتون رخ می دهد. هیچ چسبندگی میان لوله فولاد و بتون یا میان کناره های صفحه نبشی و بتون رخ نداد. انتقال سایش نیز از انتقال فشاری که در بالا ذکر شد کم تر است اما کم نیست. در مدل هایی که از ضرایب بالای سایش (۰٫۴) استفاده می کنند، نیروی تبدیل شده توسط انتقال های شکافنده سایش نزدیک به ۳۲ درصد اجزای افقی نیروهای بادبند انتقال پیدا می کند. هرچه ضریب سایش افزایش پیدا کند و نسبت بیش تری از نیروی بادبند از طریق سایش بر روی بتون پخش شود، بیش ترین فشار تحمل در زیر صفحه نبشی رو به کاهش می گذارد. این حالت در شکل ۹ نشان داده شده است. کاهش فشار چندان قابل ملاحظه نیست اما تقاضا به زیر ظرفیت نهایی بتون رسیده و همین امر سبب کاهش تقاضای کشش موضعی و بالقوه برای ترک خوردگی می شود. سایش بستگی به شرایط فولاد و بتون و تاثیرات ترکزایی دارد و این عوامل به آسانی قابل کنترل نیستند. در نتیجه، میزان انتقال سایش مشخص نیست.
نوعی لغزش قابل توجه میان فولاد و بتون رخ داد. شکل ۱۰ الگوی این لغزش را میان صفحه نبشی و بتون بر روی نمونه معمول نشان می دهد. علت بروز این لغزش این است که کشش در فولاد و بتون با یکدیگر سازگاری ندارند و انتقال فشار شکافنده موجب پخش شدن سریع فشار میان فولاد و بتون و برقراری این سازگاری نمی شود. این لغزش در نزدیکی های وسط ارتفاع صفحه به بیش ترین اندازه خود می رسد. در این نقطه، صفحه نبشی بشدت تحت فشار قرار می گیرد و در عین حال، بتون نیز تا اندازه ای جزئی تحت فشار واقع می شود و در نتیجه لغزش در قسمت هایی که کشش نسبتا متفاوت است رخ می دهد. لغزش از جمله موارد نگرانی برانگیز است زیرا بروز آن نشان دهنده این است که منبع بالقوه ای که سبب بدتر شدن وضعیت می شود در دل ستون CFT و اتصال واقع شده به موازات افزایش ضریب سایش کاهش پیدا می کند.لغزش هم چنین اگر میان لوله فولادی و بتون رخ دهد نیز قابل توجه می شود اما این لغزش به مراتب در امتداد طول، یکنواختتر است.
پاراترهای دیگر نیز مورد ارزیابی قرار گرفتند. تاثیر استحکام بتون بر رفتار اتصال BBC به بررسی گذاشته شد. بتونی که در آن استحکام رو به افزایش می گذارد فشار های بزرگی را مانند آنچه در شکل ۹ نشان داده شده است تحمل می کند اما لغزش و تغییر شکل را در ضخامت افزایش یافته دیواره لوله فولادی کاهش نمی دهد. به نظر می رسد بیش ترین انتقال میان بتون و لوله فولادی صورت گیرد زیرا هر چه سفتی دیواره لوله بیش تر باشد اصلاح بهتری نیز صورت خوهد گرفت و در نهایت این امر منجر به بیش تر شدن فشار مماس و سایش در امتداد حد واسط خواهد گردید. افزایش ضخامت صفحه نبشی بطور مستقیم موجب کاهش فشار ماکسیمم تحمل بر روی بتون می شود.
استفاده از نیروی شکافنده بر روی صفحه نبشی همان طور که در شکل ۲ قسمت الف نشان داده شده است نیز مورد کنکاش قرار گرفت. تیرعمودی فولادی به نظر نمی رسد روش موثری برای بهبود انتقال نیروی شکافنده میان فولاد و بتون باشد. تیرهای عمودی شکافنده نسبتا انعطاف پذیرند و مقاومت شکافنده کامل خود را تنها پس از حفظ یک کج فرمی نسبی بروز می دهند. لغزشی که در این اتصالات BBC رخ می دهد یک کج فرمی نسبی کوچک ایجاد می کند اما به اندازه کافی بزرگ نیست که بتواند موجب ایجاد تیرهای عمودی شکافنده شود. مکانیسم های دیگر انتقال با سفتی فراوان به سود عملکرداتصال عمل می کنند. ظرفیت اتصال برای انتقال و پخش کردن بار میان فولاد و بتون بستگی به استحکام بتون و ضخامت صفحه و لوله دارد. فشار اتصالات در مفصل میان لوله و حاشیه زیرین صفحه از جمله نقاط مهم اتصال به شمار می آید.
۱-۷- جمع بندی
برای اینکه فریم های CFT دارای پشتواره بهترین رفتار را داشته باشند، انتقال نیرو از بادبند ها در ستون بتون ضرورت دارد. نشان داده شده است که نسبت های d/t و تقاضاهای نیروی مورد انتظار در فریم های معمول در کشور امریکا و سایش میان بتون و فولاد به واسطه بزرگی قطر برای طرح چندان قابل اتکا نیستند. هم چنین، استفاده از اتصالات شکافنده نیز قانع کننده نیست چون برای انتقال نیروی شکافنده می باید که تغییر شکل های بزرگی ایجاد شود. تحمل مستقیم فولاد در برابر بتون نیز نشان داده شده که متد خوبی برای این انتقال است
کارا ۳۶۵ مجری تخصصی اسکلت فلزی CFT
برای آشنایی بیشتر با هایپرمارکت صنایع ساختمان کارا اینجا کلیک کنید.
X کارشناس ارشد عمرانX حمید بلارکX سازهX اسكلت فلزيX اسكلت فلزي پيچ و مهرهX اسكلت فلزي پيچ و مهره ايX اسكلت فلزي ساختمانX اسکلتX اسکلت CFTX اسکلت بتنیX اسکلت ساختمانهای فلزیX اسکلت فلزیX اسکلت فلزی پیچ و مهرهX اسکلت فلزی پیچ و مهره ایX اسکلت فلزی پیچ و مهره ای پیش ساختهX اسکلت فلزی پیچ و مهره تهرانX اسکلت فلزی ساختمانX اسکلت های فلزی