مقاله تحلیلی‌:‌ ترک ‌های تیر پیوند در سیستم مهاربندی برون ‌محور

مقاله تحلیلی‌:‌ ترک ‌های تیر پیوند در سیستم مهاربندی برون ‌محور

 به‌جز چند مورد خاص که تعدادشان کم است، مابقی سازه‌های فولادی شهر کرایست‌چرچ واقع در نیوزلند تحت زلزله‌های سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۱، عملکرد خوبی داشته‌اند. در این زلزله‌ها شتاب زمین یک و نیم برابر شتاب طراحی بوده است. باید به این نکته اشاره کرد که سازه‌های فولادی شهر کرایست چرچ از محصولات و مصالح نسبتاً نوین ساخته‌شده بودند بنابراین عملکرد آن‌ها ازلحاظ ضوابط طراحی لرزه‌ای به‌روز مطلوب است. مورد خاص و استثنایی قابل‌توجه، ترک‌های ظاهرشده در تیر پیوند دو مهاربند برون‌محور است که بحث و بررسی بیشتری می‌طلبد.

اولین تیر پیوند ترک‌خورده در طبقه بیست و دوم برج مسکونی Pacific بلندترین برج شهر کرایست‌چرچ که در سال ۲۰۱۰ به اتمام رسید مشاهده شد. ساختمان دارای مهاربندی برون‌محور محیطی در ضلع غربی تا طبقه ششم و تا طبقه یازدهم در ضلع شمالی است که از طریق دال‌های منتقل دهنده طراحی‌شده برای توزیع نیروهای افقی زلزله، به هسته مرکزی مهاربندی ساختمان که دورتادور آسانسور است، متصل می‌گردند. تعدادی از مقاطع مهاربندهای برون‌محور در ترازهای پایین‌تر از طبقه ششم نمایان بودند چون این ترازها به سیستم پارکینگ مکانیکی متحرک چندطبقه اختصاص‌یافته بودند. پوسته‌پوسته شدن رنگ‌های تیر پیوند و تغییر شکل‌های برشی باقیمانده در آن در ترازهای مذکور به چشم می‌خورد.

طراحی تیرهای پیوند موجود در ساختمان بر اساس کنترل دریفت انجام شده است طوری که ضریب تغییر شکل طراحی برابر یک و نیم است (µ=1.5) با ذکر این نکته که در نیوزلند اجازه داده می‌شود که این ضریب تا عدد ۴ هم انتخاب شود. این موضوع عمومیت دارد که از تیرهای پیوند در ساختمان‌های بلند این شهر که در منطقه‌ای با لرزه‌خیزی متوسط قرار دارد، استفاده شود. محدوده تغییرات ضریب شکل‌پذیری ‌چنین ساختمان‌هایی از ۲ تا ۳ است. طبق بازدید میدانی انجام شده از ساختمان، آسیب‌های قابل‌توجه در معماری و دیگر اعضای غیر سازه‌ای به‌غیراز تراز طبقه ششم که تعدادی از درب‌های هتل باز و بسته نمی‌شدند و علت آن هم تغییر شکل‌های ماندگار بزرگ‌تر در این تراز بود،‌ مشاهده نشد. این تراز اولین ترازی بود که مورد بررسی قرار گرفت. یک عدد تیر پیوند فعال گسیخته شده در تراز همین طبقه مطابق شکل ۱ مشاهده شد. ترک از یک گوشه در بالای بخش فعال تیر پیوند گسترش یافته و در عرض تیر پخش شده و باعث ایجاد تغییر شکل‌های ماندگار قابل‌توجه در تیر پیوند شد.

تسمه‌های فولادی مهاری موقت به قاب تیر پیوند جوش شد تا مقاومت جانبی آن تأمین شود، اما بااین‌حال احتیاج به تعمیر و بازبینی مجدد در آن وجود داشت. بخش فعال تیر پیوند در ۴ طبقه بالای این قاب تقاضای تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی بزرگ‌تری نسبت به سایر قاب‌ها داشتند. طول پیوند این چهار طبقه برابر ۴۰۰ میلی‌متر بود که این مقدار نسبت به سایر پیوندهای ساختمان نصف است که به دلیل تقاضای تغییر شکل بالا حائز اهمیت است. ۴ تیر پیوند مذکور تعویض شدند. این تعویض و جابجایی، شامل برش تیر پیوند فعال و برش بخشی از تیر جمع کننده و مهاربند بود. این روش برای تیر پیوند گسیخته شده ساختمان دوم نیز به‌صورت موفقیت‌آمیزی انجام شد (شکل ۲) که در حال حاضر تعمیر شده و مجدداً به فاز بهره‌برداری بازگشته است. جوشکاری به نحوی انجام شد که محبوس شدن تنش‌های پسماند در فولاد به حداقل مقدار ممکن برسد. جابجایی و تعمیر ۴ تیر پیوند گسیخته شده مذکور در مارس ۲۰۱۲ انجام شد و تنها تعمیری بود که برای سیستم سازه‌ای ساختمان احتیاج بود.

این نوع گسیختگی تیر پیوند مهاربند برون‌محور در نمونه‌های آزمایشگاهی انجام شده پیشین و در آسیب‌های ناشی از سایر زلزله‌ها گزارش نشده است. دلایل شکست و ترک‌های مذکور هنوز روشن نیست و هر ۴ تیر پیوند مذکور تحت اثر بررسی‌های دقیق متالوژی و سازه‌ای قرار گرفته‌اند.

شکست‌های مذکور در دو دهانه مهاربندی برون‌محوری یک گاراژ پارکینگ کوتاه مرتبه نیز دیده شده است (شکل 2). طبق دلایلی که قبلاً توسط Charles Clifton و همکاران ذکر شد، این گاراژ پارکینگ تحت تأثیر حرکتی مانند حرکت شدید زلزله کرایست‌چرچ قرار نگرفته است.

به‌هرحال این مهاربندی‌های برون‌محور توسط دریفت کنترل نشده‌اند و برای حداکثر تقاضای تغییر شکل برابر ۴ (µ=4) طراحی‌ شده‌اند. بر اساس مشاهدات می‌توان گفت که علت شکست تیر پیوند، فاصله ایجادشده بین بال مهاربند و سخت‌کننده تیر پیوند است.

خروج از مرکزیت مذکور یعنی فاصله بین بال مهاربند و سخت‌کننده باعث می‌شود که نیروی محوری کششی مهاربند به‌جای این‌که مستقیم به سخت‌کننده وارد گردد، از طریق بال انعطاف‌پذیر به تیر پیوند یا تیر جمع کننده وارد می‌شود. این امر باعث می‌شود که تجمع بار در محل اتصال افزایش یابد و موجب ایجاد ترک در بال و جان تیر می‌شود. پیشنهاد می‌شود که یک دیتیل اجرایی مناسب برای انتقال بار که موضوع مهمی هم است در نظر گرفته شود، به‌ویژه زمانی که انتظار تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی وجود دارد. 

یادآوری می‌گردد که  در هر یک از جهات اصلی سازه و در هر تراز طبقه، حداقل از شش مهاربند برون‌محور استفاده شود تا موجب بهبود عملکرد لرزه‌ای قابل‌توجه سیستم شده و از بروز ترک جلوگیری شود. همچنین باید توجه داشت که دریفت-های پسماند در پارکینگ یا آسیب‌های ناشی از حذف ظرفیت باربری ثقلی سیستم قابل‌توجه نیست. همان‌گونه که ذکر شد، بخش آسیب‌دیده تیر پیوند قابل جداسازی و تعمیر و جایگزینی بوده تا سیستم به سرویس‌دهی خود بازگردد.

نتیجه‌گیری

اگرچه سازه‌های فولادی شهر کرایست چرچ در زلزله فوریه سال ۲۰۱۱ و در چندین زلزله مشابه دیگر بین این تاریخ و سپتامبر ۲۰۱۰ که در این شهر رخ داد، عملکرد مطلوبی از خود نشان دادند اما به یاد داشته باشید که حتی سیستم‌های قوی و تنومندی همچون مهاربند برون‌محور در زمانی که تحت اثر نیروهای بزرگ قرار می‌گیرند، مستعد شکست و ترک‌خوردگی هستند. انتظار می‌رود که بررسی‌های در حال انجام در خصوص جزئیات اجرایی و مصالح مورد استفاده، منجر به کاهش این نوع آسیب‌های موضعی و غیرمعمول گردد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.

PDF

برای مشاهده کامل این محتوا می بایست مبلغ مورد نیاز را از اعتبار خود پرداخت کنید

برای کاربران ویژه رایگان است

نوع فایل دریافتی :
PDF
اعتبار مورد نیاز : 500 تومان
دریافت فایل PDF و حمایت از ترجمه کنندگان500 تومان
پرداخت 500 تومان و مشاهده محتوا
درباره نویسنده
عکس‌های farghadani

ابوالفضل فرقدانی

کارشناس ارشد سازه
سوالات مرتبط
عکس کاربر
0پاسخ
سئوال در خصوص آموزش و آشنایی با نرم افزار Udec
سلام وقت بخیر . ببخشید آیا شخصی با نرم افزار Udec (ورژن گرافیکی) آشنایی دارد ؟ برای تحلیل پایداری دامنه با UDEC فرد مسلط یا فیلم آموزشی یا جزوه ای برای معرفی سراغ دارید؟ممنون میشم.
عکس کاربر
0پاسخ
شتاب نگاشت مصنوعی
سلام وقتتون بخیر. ببخشید که مصدع اوقات شریفتون شدم. بنده برای یک سری تحلیل تاریخچه زمانی نیاز به ۷ رکورد مصوعی زلزله در یک سایت دور داشتم. نرم افزار سیسمو ارتیف رو دانلود کردم ولی با لایسنس اکادمیک فقط یک رکورد به بنده ارائه میده. میخواستم بدونم با توجه به اینکه نیاز موقت دارم ایا راهی واسه حل این مشکل وجود داره؟ بسیار سپاس گزارم
عکس کاربر
0پاسخ
proper فایل اکسل ساخت مقاطع برای ایتبس 9
سلام لطفا نرم افزار تحت اکسل proper (تولیدمقاطع برای ایتبس ۹) را اگر در اختیار دارید ارسال فرمایید. در بسیاری از سایتها نرم افزار وجود داره ولی همشون خرابن کار نمکنن متاسفانه. (با ویندوز 7 هم 64 و 32 بیت و ویندوز 10 نیز تست شده است) ارور در فایل ضمیمه شده است. بسیار متشکرم
ورود به بخش پرسش و پاسخ
  • برای ارسال دیدگاه وارد شوید یا ثبت نام کنید .
  • در دانشنامه 808 بیشتر بخوانید ...

    تقویم آموزشی

    31 مرداد 1399
    دبیرخانه دائمی کنگره
    18 شهريور 1399
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    18 شهريور 1399
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    1 آبان 1399
    مرکز مطالعات و تحقیقات علوم و فنون بنیادین در جامعه
    18 آبان 1399
    کمیته ملی سدهای بزرگ ایران
    20 آبان 1399
    انجمن مکانیک سنگ ایران
    10 بهمن 1399
    انجمن بتن ایران

    موسسه 808 نماینده موسسات جهانی در ایران

    پکیج استثنایی 808