وبلاگ

1-1-1        تاریخچه سازه های فولادی واتصالات
استفاده از فلز به عنوان مصالح سازه ای به ساخت یک پل قوسی در انگلستان به دهانه 30 متر با بهره گرفتن از اعضای چدنی بین سالهای 1777 تا 1779 برمی گردد. بین سالهای 1780 تا 1820 میلادی پل های چدنی متعددی به همین شیوه ساخته شد.حدوداً از سال 1840 به تدریج آهن کم کربن (چکش خوار) جایگزین چدن معمولی در امرساختمان سازی شد که قدیمی ترین نمونه آن پل چهاردهانه بریتانیا در ویلز[2] می باشد. باتولید ونورد نیمرخ های مختلف از جنس چدن وآهن کربن داراستفاده از این دو فلز گسترش بیشتری یافت ونهایتا” به نورد نیمرخ های I شکل در سال1870 انجامید واز سال 1890 به تدریج فولاد جایگزین آهن کربن داردر امر ساختمان سازی شدودر حال حاضر فولاد از عمده ترین مصالح ساختمانی می باشد که با تنش های جاری شدن (تسلیم) ، 2400 تا 7000 کیلوگرم برسانتی مترمربع به منظورهای مختلف تولید می شود .
آثار باقیمانده از گذشته های بسیار دور نشانگر این واقعیت است که انسان های اولیه با بهره گرفتن از اصول فیزیکـی که امـروزه اساس جوشکـاری مدرن را تشکیـل می دهد قطعـات فلزی را بـه یکدیگر متصل    می کردند. در سال 1891 دانشمند روسی بنام اسلاویانیو[3]، روش الکترود ذوب شونده را اختراع نمود. در این روش به جای الکترود ذغالی از یک الکترود فلزی استفاده شده که همزمان وظیفه فلز پرکننده را نیز به عهده داشت. برای برطرف نمودن این عیوب در سال 1905 یک صنعتگر سوئدی بنام اسکارکیل برگ الکترود فلزی پوشش دار را اختراع نمود. پوشش این الکترود را مخلوطی از مواد معدنی مختلف تشکیل   می داد که قادر بود با تولید گاز و ایجاد سرباره، مذاب حاصل از ذوب الکترود را در مقابل آثار نامطلوب تماس با هوا محافظت  نماید (طاحونی,1385).
1-2 بیان مسئله
در این تحقیق به بررسی رفتار لرزه ای سازه های فولادی با اتصالات نیمه صلب پرداخته وسپس نتایج بدست آمده را با اتصالات صلب مقایسه نموده و در ادامه با طرح سوالاتی ازجمله اینکه آیا با وجود اتصالات نیمه صلب ازشکل پذیری سازه می توان درجهت بهبود عملکرد آن استفاده کنیم و طراحی اتصالات نیمه صلب در اسکلت فلزی تا چنددرصد می تواند برروی وزن تمام شده سازه تاثیرگذارباشد وهمچنین استفاده از اتصالات نیمه صلب از لحاظ اقتصادی می تواند جایگزینی برای اتصالات صلب باشد ونهایتاً اتصالات نیمه صلب می تواند بررفتار سازه از جمله تغییر درعکس العملهای انتهایی تیر، زمان تناوب ، رفتار لرزه ای سازه وغیره تاثیرداشته باشد.
1-2-1 طبقه بندی سازه های فولادی
سازه های فولادی به سه گروه اساسی طبقه بندی می شوند (طاحونی, 1389):
الف) سازه های قاب بندی شده
این سازه ها ترکیبی از تیرها وستون ها می باشند که با بهره گرفتن از اتصالات صلب ویا ساده به یکدیگر متصل  شده اند و ممکن است بصورت ساختمانهای چندطبقه و یا ساختمانهای صنعتی باشد .این سازه ها از ترکیب دوسری قاب صفحه ای عمود برهم بوجود آمده وتشکیل قاب فضایی را می دهند ،بگونه ای که عملکرد این قابها در هرامتداد تاثیری برعملکرد قابهای امتداد دیگر ندارد وتحلیل قابهای هرامتداد به طورمستقل وبه صورت  صفحه ای انجام می شود.

شکل 1-1-نمونه هایی از سازه های قاب بندی شده
ب) سازه های پوسته ای
     این سازه ها به شکلهای گوناگون از قبیل منابع نگهداری مایعات وگازهای تحت فشار، سیلوها ، سقف های گنبدی وموارد مشابه مورد استفاده قرار می گیرد .مشخصه اصلی این سازه ها این است که فضاکار می باشند یعنی به علت اندرکنش اجزای موجود در امتدادهای مختلف نمی توان آنها را بصورت ترکیبی از سازه های  صفحه ای در نظرگرفت وبرای تحلیل آن باید سازه رابه عنوان یک مجموعه واحدطراحی نمود. (شکل 1-2)
شکل 1-2- نمونه هایی از سازه های پوسته ای
 
ج) سازه های معلق 
    سازه های معلق اغلب درپوششها (سقفها) وپل های دهانه بلند مورد استفاده قرارمی گیرند .در چنین       سازه هایی یک اسکلت قاب بندی شده وجود دارد که توسط آویزهایی از کابل های کششی اصلی آویزان است.(شکل1-3)
شکل 1-3- نمونه هایی از سازه های معلق
 
1-2-2  معایب ومزایای سازه های فولادی(طاحونی,1389-فریدون ایرانی,1377):
الف)مزایا
1-مقاومت زیاد:
مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ونیز ساختمان هایی که بر زمین های سست قرار میگیرند(بدلیل سبکی وکاهش وزن این سازه ها) حائز اهمیت فراوان می باشد.
2-خواص یکنواخت:
با توجه به اینکه فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه می شود وبه یکنواخت بودن خواص آن      می توان اطمینان کرد ، لذا بدلیل این خاصیت با انتخاب یک ضریب اطمینان کوچک می توان در مصرف مصالح صرفه جویی کرد .
3-دوام:
دوام فولاد بسیار خوب و مناسب است و اگر در نگهداری آن دقت گردد برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهد بود.
4-خواص ارتجاعی:
رفتار فولاد بهتر از اغلب مواد دیگر بر فرضیات طراحی منطبق است زیرا فولاد تا تنش بالایی از قانون هوک[7] به خوبی پیروی می کند بعنوان مثال ممان اینرسی[8] یک مقطع فولادی را بدلیل شکل پذیری ویکسان بودن مقاومت آن درفشار وکشش می توان با اطمینان در محاسبه وارد نمود حال آنکه در مقاطع بتنی بعضا”بدلیل عدم هماهنگی بتن وفولاد بویژه در اجرا ارقام مربوطه چندان معین وقابل اطمینان نمی باشند .
 
5- شکل پذیری[9]:
یکی از ویژگی های مناسب مصالح فلزی شکل پذیری آن است که با توجه به این خاصیت قادرند آثار تمرکز تنش را که در واقع از عوامل موثر در ترد شکنی (یک نوع خرابی فاجعه انگیز) می باشد کاهش داده و در نتیجه از خرابی ناگهانی و خطرات آن جلوگیری نماید.
6-پیوستگی مصالح:
قطعات فلزی با توجه به مواد متشکله آن پیوسته و همگن می باشد ولی در قطعات بتنی به دلیل این عدم پیوستگی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سطح میلگرد وارد می گردد و در نتیجه ترک هایی که در پوشش بتن پدید می آید قابل کنترل نبوده و احتمالا ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعیف عمل نموده و تخریب  می شود .
7-تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی :
اعضای ضعیف ساختمان فلزی ناشی ازمحاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط اجرا رامیتوان با جوش و یا پرچ و  یا پیچ کردن  قطعات جدید مثل ورقهای تقویتی (بویژه در جان وبال) تقویت نمود .
8-شرایط آسان ساخت و نصب:
تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت شرایط جوی متفاوت ، با تمهیدات لازم قابل اجرا    است .
9-سرعت نصب:
سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجزا قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .