گروه صنعتی تولید

درک رفتار لرزه ای سازه های فولادی سرد در برخی سطوح اساسی همچون رفتار تناوبی اعضا (شامل تغییر شکل های کمانشی) و نحوه تاثیرگذاری آن ها در پاسخ ساختمان (مانند دیافراگم ها، قاب های تحت گشتاور و دیوارهای برشی)، همچنان نیازمند مطالعه بیشتر است. علاوه بر آن، به منظور تائید صحت ضرایب عملکرد لرزه ای (R، Ω_0 و C_d) به کار رفته در طراحی، ضروری است با در نظر گرفتن سطح خطرهای مختلف در محافظت در برابر فروریزی ساختمان ]20[، انواع مختلف پیکربندی ساختمان تحت انواع گوناگون حرکت زمین با شدت های مختلف قرار گرفته و مورد تحلیل قرار گیرد ]21[. این عمل نیازمند ابزار مدلسازی دقیق و کارآمد به منظور شبیه سازی پاسخ متناوب و دستیابی به مشخصات کلیدی پاسخ سیستم ها و قطعات ساخته شده از سازه های فولادی سرد می باشد.

مهندسین و پژوهشگران با استفا ده از این چارچوب مبتنی بر تحلیل به مدلسازی یک ساختمان ساخته شده از سازه های فولادی سرد  به کمک مدل های غیرخطی تیر- ستون یا فنرهای هیسترزیس می پردازند. کالیبراسیون این مدل ها با استفاده از داده های تجربی متناوب (مثلا ]22[) انجام می شود. تهیه این مدل های غیرخطی نیازمند تعیین رفتار متناوب و اتلاف انرژی در کلیه اعضا می باشد. پژوهش های حاضر از طریق مطالعه تجربی رفتار متناوب و اتلاف انرژی در اعضای خمشی سازه های فولادی سرد تحت کمانش جانبی- پیچشی، اعوجاجی و موضعی درصدد رفع نیاز یاد شده تلاش می نماید. این پژوهش، کار تحقیقاتی تجربی اخیر که در زمینه رفتار متناوب اعضای محوری سازه های فولادی سرد (کانال های لبه دار) پرداخت را تکمیل می نماید.

بیشتر بخوانید: پمپ وکیوم آبی چیست؟

پژوهش های موجود در زمینه رفتار متناوب اعضای خمشی سازه های فولادی سرد، کمیاب بوده و تمرکز عمده آن ها بر پاسخ خمشی اتصالات پیچی فولادها است ]مثلا 26- 24[. تست های متناوب انجام شده بر روی تیرهای فولادی I شکل تولید شده به روش نورد گرم که تحت کمانش عمومی (کمانش جانبی- پیچشی) قرار دارند، نشان داده است که با آغاز کمانش و انباشت کرنش غیر الاستیک موضعی در بال های تحت فشار، استحکام کاهش می یابد ]28- 27[. ترکیب خمش با بارگذاری محوری می تواند سرعت کاهش استحکام را افزایش دهد. در تیرهای فولادی I شکل به کار رفته در سازه های فولادی سرد جدار نازک که تحت کمانش جانبی- پیچشی قرار دارند، هر چه سختی اعضا بیشتر باشد، کاهش استحکام پس از کمانش نیز شدیدتر می باشد و هر چه صلبیت خمشی کمتر باشد، کاهش سختی تیر شدیدتر است ]29[. در نتیجه میان لاغری (عضو و سطح مقطع) و عملکرد تناوبی یک ارتباط وجود دارد این رابطه اخیرا در بررسی اعضای فولادی سرد تحت بارگذاری محوری تائید شده است ]33[. انگیزه اصلی پژوهش حاضر نیز بررسی این ارتباط برای تست های خمشی است.
تغییرشکل های کمانش موضعی معرف رفتار تناوبی اعضای جدار نازک می باشد. آزمایش های انجام شده در زمینه لوله های فولادی دایروی و مستطیلی تحت خمش متناوب یکنواخت با دامنه ثابت نشان دادند که وقوع کمانش موضعی در جداره لوله موجب کاهش استحکام شده ]32- 30[ و همچنین نشان دادند که عملکرد لوله های فولادی مستطیلی (در مقایسه با لوله های دایروی) به علت انباشت تغییرشکل های ناشی از کمانش غیر الاستیک در بخش تحت فشار، وخیم تر است. این انباشت هنگامی رخ می دهد که در نیم موج غالب کمانش موضعی، تاب خوردگی به وجود آید ]33[. پس از آن مطالعاتی در زمینه اتلاف انرژی بر اثر تغییرشکل های کمانش موضعی در تیرهای فولادی سرد تحت خمش متناوب با دامنه ثابت انجام پذیرفت ]36- 34[. این تحقیقات نشان دادند که در چرخه های نخست، استحکام به سرعت کاهش یافته تا به یک مقدار تقریبا ثابت برسد. علت این مسئله، بروز تغییرشکل های ناشی از کمانش غیر الاستیک موضعی (و سپس شکست) است که با طی چرخه های بیشتر به آرامی در سراسر سطح مقطع گسترش می یابند. استحکام پسماند پس از گذشت چند چرخه می تواند در تحلیل فروپاشی و طراحی سیستم های ساخته شده از فولادهای سرد، مفید باشد.
در این مقاله یک روش تجربی برای مطالعه رفتار تناوبی و اتلاف انرژی در اعضای خمشی سازه های فولادی سرد با تمرکز بر حالت های حدی کمانش جدار نازک ارائه شد. ابعاد سطح مقطع و طول آزاد نمونه و همچنین شرایط مرزی به گونه ای انتخاب شدند که حالت های حدی رایج در کمانش اعضای جدار نازک (یعنی کمانش پیچشی، اعوجاجی و موضعی) را از یکدیگر جداسازی کنند. کاهش استحکام و سختی و ارتباط آن با لاغری سطح مقطع و اتلاف انرژی به دقت مورد بررسی قرار گرفت. بخش بعد به معرفی روش آزمایش، استراتژی انتخاب نمونه، دستگاه آزمایش و پروتکل بارگذاری اختصاص دارد.