اتصالات به سه دسته اتصالات مفصلی، صلب و نیمه صلب تقسیم مـی‌شـوند. در طراحـی پلاسـتیک، اتـصالات ممکـن است به دو دسته اتصالات با مقاومت بالا و اتصالات با مقاومت پائین تقسیم شوند. در اتصالات با مقاومت بالا، مقاومت اتصال بیشتر از مقاومت تیر وابسته است و به هنگام ایجاد مفصل پلاستیک، این مفصل در تیر تشکیل می‌شود. در حالی که در اتصالات با مقاومت پایین، مفصل در اتصال ایجاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت به استثناء حالت اتـصال مفـصلی کـه در قاب‌های مقاوم خمشی کاربرد ندارند.
اتصالات صلب
چهار حالت اتصال صلب با مقاومت بالا، اتصال نیمه صلب با مقاومت بالا، اتصال صلب با مقاومت پـائین و اتصال نیمه صلب با مقاومت پایین در سازه‌های مقاوم خمشی می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از اتصالات نیمه صلب در سازه‌ها، علاوه بر اینکه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. به خاطر تعدیل در مقادیر نیروهای عـضو مربوطه، از نظر رفتار سازه‌ای و شکل پذیری بسیار بهتر عمل می‌کنند.
در آئین نامه‌ها و مراجع موجود، مباحث مربوط به شناخت اتصالات نیمـه صلب و تأثیر آن بر خواص و رفتار سازه به اندازه اتصالات مفصلی و صلب گسترده نبوده و در حد تحقیقات و مباحث خاص مطرح شده اسـت. اتصالات نیمه صلب هم بر خواص الاستیک و هم بر خواص پلاستیک سازه تأثیر گذاشته و رفتار سازه را تغییر می‌دهند. از جمله این تغییـرات را می‌توان تغییر در عکس العمل‌های انتهایی تیر، ماتریس سختی، ماتریس جرم، زمان تناوب و رفتار لرزه‌ای سازه را نام برد. اتصالات صلب، اتصالی که درجه گیرداری آن بیش از ۹۰ ٪ است، درجـه گیـرداری آن کمتـر از ۲۰٪ بوده نام دارد. اتصال نیمه صلب، اتصالی است که درجه گیرداری آن بین ۲۰ ٪الی ۹۰ ٪ است. درجه گیرداری اتصال بنا به تعریـف، نـسبت لنگـر انتقال یافته توسط اتصال به لنگر حالت گیرداری کامل است. اما درجه گیرداری با توجه به اینکه علاوه بـر مشخـصات خـود اتـصال بـه لنگـر، حالت گیرداری کامل است، برای تحلیل سازه‌ها با اتصالات نیمه گیردار، نمی‌تواند چندان کاربردی داشته باشد. بنابراین از سختی دورانی کـه شیب منحنی لنگر – دوران است و کاملاً به مشخصات خود اتصال مربوط است، می‌توان استفاده نمود.
سختی دورانی اتصال، با توجه به جزئیات اتصال توسط مدل‌های ریاضی بدست می‌آید و یا توسط برنامه‌هـای کامپیوتری، اتصالات مدل شوند و با آنالیزهای متعدد، رفتار واقعی آنها بررسی شوند. از دیدگاه اقتصادی به صرفه بودن استفاده از اتصالات نیمه گیردار به سادگی اجرا و رفتار مناسب قاب‌های نیمه گیـردار مربـوط مـی‌شـود در تحقیق بر روی قاب‌های خمشی فولادی نشان داده شده که استفاده از اتصالات نیمه گیردار باعث کاهش در حدود ۲۰ درصد در هزینـه‌هـای کلی قاب شامل هزینه‌های اجرا و مصالح شده است. در حالت کلی نیز ثابت شده‌که جواب مسأله طراحی بهینه مقاوم در برابر زلزله لزوماً یک قاب گیردار نیست.
اتصالات گیردار در مقایسه با اتصالات جوشی گیردار، ظرفیت تحمل لنگر کمتر و در مقابل ظرفیت چرخش پلاستیک بیشتری دارد. این ظرفیت چرخش پلاستیک بیشتری دارد این ظرفیت چرخش بیشتر، آنها را قادر می‌سازد که به جای ایجاد خرابی به صـورت غیرالاسـتیک تغییـر داده و از تمرکز تنش در اتصالات و از انتقال نیروی زیاد از تیربه ستون‌ها جلوگیری می‌کند. و این تصور کـه کـاهش سـختی اتـصالات، باعـث افزایش پریود سازه و باعث ایجاد نیروهای داخلی کمتری (برش پایه کمتر) و تغییر مکان نسبی بیشتر مـی‌شـود، در حالـت کلـی درسـت نبـوده و تغییر مکان نسبی طبقات نیز کاهش می‌یابند.
گروه بندی اتصالات
اتصالات تیر به ستون مجموعه‌ای از نیروهای داخلی را منتقل می‌کنند. در اتصالات قاب‌های سـاختمانی معمـولاً شـکل‌هـای محـوری، بـر‌شـی و پیچشی در مقایسه با تغییر شکل خمشی ناچیز بوده و برای مقاصد طراحی از این تغییر شکل‌ها صرف نظر می‌شـود. بنـابراین منحنـی‌هـای لنگـر – دوران، مناسبترین وسیله برای نشان دادن رفتار اتصال است. این منحنی‌ها رابطه میان لنگر وارد بر اتصال و تغییر زاویه بین تیر و ستون را به واسطه تغییر شکل ناحیه اتصال نشان می‌دهد. برای اعمال اثر اتصال در رفتار قاب، تعیین ر فتار لنگر – دوران و اتصال و نمایش آن بـصورت یـک رابطـه ریاضی (مانند عبارت‌های نمایی، چند جمله‌ای و…) ضرورت دارد.
گروه بندی اتصالات از نظر سختی
از دیدگاه سختی، اتصالات را می‌توان به سه گروه تقسیم کرد. گروه اول اتصالات گیردار است که بطور کامل لنگر را بین تیرو ستون انتقال می‌دهند. گروه دوم اتصالاتی هستند که مقاومتی در برابر لنگر وارده نشان نداده و آزادانه دوران می‌کنند و بنام اتصالات مفصلی معروفند. گـروه سوم نیز اتصالات نیمه گیردارند که سختی آنها بین دو حالت گیـردار و مفـصلی قـرار دارد و بخـشی از لنگـر را انتقـال مـی‌دهنـد. در عمـل همـه اتصالات از نوع گیردار هستند ولی با توجه به اینکه وقتی درجه گیرداری از یک حدی بیشتر یا کمتر شود، رفتار اتصال به حالت‌های حدی بسیار نزدیک می‌شود، آئین نامه‌های مختلف حدودی را برای درجه گیرداری تعیین کرده‌اند تا رده بندی اتصالات برساس این حدود انجام شـود.
گروه بندی اتصالات از نظر مقاومت
اتصالات بر اساس مقاومت خمشی که از خود نشان می‌دهند به دو گروه تصالات با مقاومت کامل و اتصالات با مقاومت جزئی (نـاقص) تقـسیم می‌شوند. گروه اول شامل اتصالاتی است که ظرفیت تحمل لنگر آنها بزرگتر یا مساوی ظرفیت تحمل لنگر (لنگر پلاستیک) تیر متصل به آن است. گروه دوم نیز اتصالاتی هستند که ظرفیت تحمل لنگر آنها کمتر از ظرفیت تحمل تیر متصل به آن است.
گروه بندی اتصالات از نظر شکل پذیری
بر اساس ظرفیت چرخش پلاستیک، اتصالات به دو گروه تقسیم می‌شوند. اتصالات با شکل پذیری کامل و اتـصالات بـا شـکل پـذیری جزئـی. گروه اول اتصالاتی هستند که ظرفیت چرخش پلاستیک آنها بزرگتر یا مساوی از ظرفیت چرخش پلاستیک تیر متـصل بـه آن اسـت. گـروه دوم اتصالاتی هستند که ظرفیت چرخش پلاستیک آنها کوچکتر از ظرفیت تیر اتصالی است. بر اساس تعریف آئین نامه‌ها، اتصالی شکل پذیری تلقی می‌شود که تحت اثر بارهای متناوب و بدون افت مقاومت بیش از ۲۰ درصد، بتواند بیـشتر از ۰/۰۳ رادیان دوران کند. در غیر اینصورت اتصال ترد خواهد بود.
مدلسازی
برای بررسی اثر اتصالت نیمه گیردار روی رفتار لرزه‌ای قاب‌های دو بعدی فولادی مهاربندی شده با مهاربند ضربدری، از چهار گروه قاب هشت طبقه سه دهانه استفاده شده است.
قاب با اتصالات صلب و مهاربند ضربدری در دهانه میانی
قاب با اتصالات صلب و مهاربند ضربدری در دهانه‌های کناری
قاب با اتصالات مفصلی و مهاربند ضربدری در دهانه میانی
قاب با اتصالات مفصلی و مهاربند ضربدری در دهانه‌های کناری
استفاده از اتصالات نیمه گیردار در قاب‌های مهاربندی شده بطور کلی موجب کاهش برش پایه و جابجایی در قاب‌ها می‌شود. این اتصالت در قاب‌های صلب موجب کاهش قابل توجه در برش پایه می‌شوند اما از آنجا که سختی کل قاب کاهش می‌یابد جابجـایی بـه مقـدار نـاچیزی افـزایش مـی‌یابد.
پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
