نقش اتصالات با ظرفیت چرخشی بالا در کاهش پتانسیل فروپاشی نامتناسب قابهای خمشی فولادی

خرابی پیش رونده که در آن یک آسیب موضعی به فروپاشی کلی سازه منجر می شود به عنوان تهدیدی جدی برای ایمنی ساختمان های فولادی مطرح است. این پژوهش به طور خاص به بررسی نقش ظرفیت چرخشی اتصالات در کاهش پتانسیل فروپاشی نامتناسب در قاب های خمشی فولادی کوتاه، متوسط و بلندمرتبه (۴، ۱۰ و ۱۶ طبقه) با سیستم باربر جانبی محیطی می پردازد. برای این منظور عملکرد اتصالات صلب متداول با اتصالات صفحات کناری که به دلیل جزئیات خاص خود ظرفیت چرخشی بالایی دارند تحت ۹ سناریوی بحرانی حذف ناگهانی ستون مقایسه شده است. طراحی سازه ها بر اساس آیین نامه های ۱۹۹۷ UBC و ۰۵-۳۶۰ AISC انجام شده و تحلیل های استاتیکی غیرخطی با استفاده از مدل سازی پلاستیسیته متمرکز در نرم افزار OpenSees به اجرا درآمده است. نتایج نشان می دهد که اتصالات با ظرفیت چرخشی بالا صفحات کناری با ایجاد توزیع یکنواخت تر مفاصل پلاستیک و فعال سازی موثر مکانیزم تیر-کابل، به طور میانگین ۲۵ تا ۳۰ درصد تغییر مکان قائم را نسبت به اتصالات صلب کاهش می دهند. این بهبود به ویژه در بحرانی ترین سناریو، یعنی حذف ستون کناری در طبقه همکف چشمگیر است و از تمرکز خرابی جلوگیری می کند. در قاب های بلندمرتبه با اتصال صلب محدودیت شکل پذیری منجر به افزایش ریسک فروپاشی نامتناسب می شود، در حالی که اتصالات با ظرفیت چرخشی بالا با هدایت سازه به سمت یک مکانیزم پایدار ایمنی را به طرز قابل توجهی ارتقا می دهند. یافته ها تاکید می کنند که به کارگیری اتصالات با شکل پذیری بالا یک راهکار کلیدی برای طراحی تاب آور در برابر خرابی پیش رونده در سازه های فولادی است.

کلیدواژه ها:

ظرفیت چرخشی ، فروپاشی نامتناسب ، خرابی پیش رونده ، اتصال صفحات کناری ، قاب خمشی فولادی