چگونه ضوابط طراحی قابهای خمشی فولادی ویژه بوجود آمد

Behnam Heydari

Senior structural engineer - Citadel Sazeh

Experienced senior structural engineer with an extensive background in various aspects of structural modeling, analysis, and design.

در سال ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ پروفسور پوپوف و دیگر محققان، آزمایشات سیکلی بر روی قابهای خمشی فولادی را در دانشگاه برکلی آغاز نمودند .آنها متوجه شدند که با اعمال برخی جزئیات و کنترل برخی تناسبات در این سازه ها، عملکرد غیر خطی فوق العاده ای را در زلزله های بزرگ از خود نشان خواهند داد. در ابتدا قابهایی که این ضوابط اولیه را در طراحی و ساخت رعایت کردند با نام “قابهای فضایی خمشی مقاوم شکل پذیر” شناخته شده و سرانجام  در UBC88 به “قابهای فضایی مقاوم خمشی ویژه” تغییر نام دادند، که دارای بالاترین ضریب رفتار بودند.

اصطلاح ویژه به دو منظور اتخاذ شده است: دلیل اول اینکه می بایست ضوابط ویژه ای برای طراحی این سازه ها در نظر گرفته شود و دوم اینکه از آنها انتظار میرود که عملکرد فوق العاده ویژه ای در زلزله های بزرگ از داشته باشند.

ساخت این سازه ها در سالهای ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۰ آغاز شد و اتصالات خمشی در تمام گره های تیر به ستون بکار می رفت، به گونه ای که متخصصان مزایای استفاده از چنین سیستمی را به این شرح عنوان نموده بودند:

• افزایش افزونگی (Redundancy) سازه بدلیل استفاده از اتصالات گیردار در تمام گره های تیر به ستون
• عناصر مقاوم در برابر نیروی جانبی به طور کامل توزیع شده اند و در یک یا چند جا متمرکز نیستند

با این حال هزینه جوش کاریهای نفوذی در کارگاه بسیار بالا بود، به گونه ای که برخی طراحان در سال ۱۹۸۰ تصمیم گرفتند دهانه های شامل قابهای خمشی ویژه را کاهش دهند (این کار مزایای بیان شده در بالا را نیز تحت تاثیر قرار می داد، بدین معنی که افزونگی سیستم را کمتر و تمرکز عناصر مقاوم در برابر بار جانبی را افزایش می داد)، حتی برخی از طراحان و سازندگان به صورت افراطی، تنها برای یک دهانه در هر سمت ساختمان از قاب خمشی ویژه استفاده می کردند.

شکست ترد یکی از درسهای بسیار ارزشمندی بود که از زلزله های Northridge و Kobe به سالهای ۱۹۹۴ و ۱۹۹۵ در مورد این سازه ها می توان آموخت. در این زلزله ها تعدادی از ساختمانهایی که از قابهای خمشی ویژه مدرن ساخته شده بودند دچار شکست ترد در محل جوش اتصال تیر به ستون شده بودند. نقطه آغاز بسیاری از این شکستها محل اتصال بال پایینی تیر به بال ستون تشخیص داده شده بود (شکل زیر).

بدنبال بوجود آمدن چنین مشکلاتی گروه تحقیقاتی SAC با بودجه ۱۲ میلیون دلاری در طی ۸ سال این مسائل را بررسی نموده و نتایج آن ضوابطی شد که در آیین نامه های AISC 341, AISC 358  و AWS D1.8 آمده است.

Behnam HeydariSenior structural engineer - Citadel Sazeh

Experienced senior structural engineer with an extensive background in various aspects of structural modeling, analysis, and design.

Latest Posts by Behnam Heydari

• چگونه تاریخ را در اتوکد به صورت اتوماتیک بروز رسانی کنیم؟

  - 2023-03-28

• تبدیل فایلهای اتوکد به نسخه های قبلی

  - 2020-05-24

• آموزش استفاده از فیلد در نرم افزار اتوکد

  - 2020-05-18
All Posts