قاب ها با اتصال خورجینی برای فقط تحمل بارهای ثقلی طراحی میشوند. و به دلیل مقداری گیر دار بودن و عدم طراحی آنها برای بارهای جانبی، اتصالات خورجینی عملکرد مناسبی در هنگام زلزله ندارند. به همین علت، در ساختمان های دارای اتصال خورجینی، بارهای جانبی باید به وسیله مهاربندها تحمل شوند و یا اتصال را به نحوی گیردار نماییم که قادر به تحمل نیرو وراده باشد.
یکی دیگر از مشکلات اتصالات خورجینی هنگامیبروز میکند که تیرها در دو طرف، دهانه های نامساوی را پوشش دهند. در این صورت دهانه های نامساوی عکس العمل های نامساوی را در برابر بارهای وارده نشان خواهد داد و افزایش این لنگر ها موجب میشوند.
عدم اتصال تیرهای موازی به هم و نامساوی بودن دهانه های طرفین، باعث میشود که نتوانند عملکرد یکپارچه ای داشته باشند. در زیر منحنی هیسرزیس اتصال خورجینی را مشاهده میکنید که نشان دهنده رفتار نامطلوب این نوع اتصال میباشد.
این نوع اتصالات را میتوان به دو صورت تقویت کرد:
- مقاوم سازی
- کاهش نیروهای اعمال شده به سازه
با اضافه کردن مهاربند به سازه به دلیل افزایش سختی و سبب میشود پریود سازه کاهش یابد، نیرو اعمالی به سازه در ساختمان های کوتاه و متوسط مرتبه کاهش نمییابد. بنابراین تقویت در این ساختمان ها از نوع مقاوم سازی میباشد.
مزایای استفاده از مهاربند
افزایش درجه نامعینی سازه
افزایش نا معینی از آن جهت باعث عملکرد بهتر میشود که به دلیل داشتن مسیرهای زیادی برای انتقال بار وجود دارد، تنش های اضافی در اعضا میتوانند از مسیرهای دیگری انتقال بار و اعضای دیگری که دارای ظرفیت هستند، بازتوزیع گردد این گونه سازه در مقابل نیروهای لرزه ای نسبت به سازه با درجه نامعینی پایین، مقاومت بیشتری دارد.
مهاربندی یک قاب خمشی ضعیف میتواند سیستم قاب خمشی را به سیستم دوگانه تبدیل کند
استفاده از سیستم های دوگانه باعث افزایش ضریب رفتار میشود که این موضوع سبب کاهش نیرو وارده و افزایش شکل پذیری میشود.
به دلیل استفاده از مهاربند و افزایش سختی، احتمال پاندینگ را کاهش داده است
با افزایش سختی، تغییر مکان سازه کم شده که سبب میشود احتمال خطر پاندینگ(برخورد دو ساختمان مجاور) کاهش یابد.
کاهش خسارات غیر سازه ای
یکی از راهکار های مناسب برای برطرف کردن نقص اتصالات خورجینی استفاده از مهاربندهای زانویی میباشد. علی رمضانی پور مقدم و دکتر منصور قلعه نوی، در تحقیقی بر روی سه تیپ ساختمان(چهار،هشت و پانزده طبقه) فولادی با اتصال خورجینی تحت بار جانبی تحلیل دینامیکی غیر خطی انجام دادند، سپس قاب های ذکر شده را توسط بادبند های زانویی تقویت کردند و نتایج رابا یکدیگر مقایسه کردند.
نتایج نشانگر این میباشد که استفاده از بادبند زانویی در اتصالات خورجینی باعث کاهش لنگر وارده به اتصال میگردد. این کاهش در قاب های چهار و پانزده طبقه، بیشتر از قاب های هشت طبقه میباشد. اما کاهش لنگر در قاب های هشت طبقه نیز مناسب میباشد.
البته اتصال مهاربند نیز خود با مشکلاتی دارد. به دلیل فاصله داشتن دو تیر از یکدیگر چنانچه مهاربند در آکس ستون قرار گیرد، نمیتواند به تیر ها متصل شود و اگر به یکی از تیرهای اصلی اتصال خورجینی نصب شود، آنگاه مهاربند در آکس ستون واقع نمیشود.
گیردار کردن اتصال(توصیه شده توسط آیین نامه)
در این روش با استفاده از ورق ها و تسمه های تقویتی، مقاومت خمشی لازم در اتصالات را مهیا میکنیم. در این اتصالات چنانچه تحت اثر لنگر قرار گیرند، پس از تغییر شکل، زاویه بین تیرو ستون در محل اتصال تغییر محسوسی نکند. حداقل سختی چرخشی اولیه اتصال خرجینی گیردار در ساختمان های متعارف برابر 2000 تن متر بر رادیان است. علاوه بر این، اتصال خورجینی گیردار باید قابلیت انتقال نیروهای افقی، قائم و لنگر خمشی بین تیر و ستون را دارا باشد.
در زیر چند نمونه از دتایل های که آیین نامه ایران، برای گیردار کردن اتصال خورجینی استفاده میشود آورده شده است:
جواد رزاقی و همکاران این نوع اتصال را به روش المان محدود تحت بارگذاری چرخه ای قرار دادند سپس آنالیز غیر خطی مادی هندس انجام شد. که نتایج نشان داد، اتصالات اصلاح شده میتواند به عنوان یک راه حل برای تقویت اتصالات خورجینی موجود مطرح شوند اما نمیتواند جایگزینی مناسب برای اتصالات هم محور استاندارد باشد.
ابتدا اتصال نوع 1 بررسی شد که نتایج به شرح زیر است:
ظرفیت خمشی این اتصالات در حدود ظرفیت خمشی تیرها بوده است، اما طر بارگذاری چرخه ای، سختی اتصال کاهش یافته که سبب شده در لنگری کمتر از ظرفیت خمشی پلاستیک تیرها در ناحیه ستون اتصال تسلیم شود. با تسلیم اتصال، زاویه بین تیر و ستون به شدت افزایش مییابد، که این افزایش باعث میشود ناحیه ای از ورق گیردار افقی مابین تیر و لچکی در اثر حرکت قیچی سان این نوع اتثال به حالت خمیری رسد.
بررسی اتصال نوع 2 نشان داد که، لنگر مقاوم در این اتصال بیش از 1.2 برابر لنگر پلاستیک تیر میباشد. این اتصالات بعد از تسلیم باعث تغییرات ناگهانی در زاویه بین تیر و ستون نمیشوند و نسبت به اتصال نوع 1 توزیع یکنواخت تری از انرژی در اجزا اتصال نسبت دارد.
