مطالعه تجربی در مقیاس کامل و مدل مکانیکی اتصالات تیر

سازه های پیش ساخته یکی از جنبه های مهم ساخت و ساز توسعه شهری کم کربن است. به طور خاص، ساخت سازه های محصور ارتباط تنگاتنگی با توسعه شهری دارد و در حال حاضر یک منطقه توسعه نیافته برای سازه های پیش ساخته است. ساختار محفظه پیش ساخته مشکلات مصرف زیاد، آلودگی جدی و چرخه ساخت طولانی سازه محفظه ریخته گری در محل را حل می کند [1]. شنژن یکی از شهرهای پیشرو در ساخت سازه های پیش ساخته محوطه است. ساخت ایستگاه های فاز چهارم مترو شنژن با ایستگاه های پیش ساخته آغاز شد [2]. از سال 2019، ایستگاه پیش ساخته فاز IV یک سازه پیش ساخته تک دهانه 20 متری بوده است (چانگچون [3]، چینگدائو [4]، شانگهای [5]). از یک محفظه ریخته‌شده در محل و دیوارهای بیرونی پیش‌ساخته‌ای استفاده می‌کرد که در یک ساختار دو جداره همپوشانی داشتند [6]. با این حال، مترو شنژن دریافت که علیرغم ساختار اصلی پیش ساخته، محفظه ریخته‌گری در محل روی هم تأثیرات منفی قابل‌توجهی داشته است: (1) ایستگاه پیش‌ساخته به دلیل ساختار دو جداره همپوشانی گسترده‌تر از ایستگاه ریخته‌گری در محل است. 7]. ساختار محفظه ریخته‌شده در محل، زمین‌های بیشتری را در منطقه شهری مرفه اشغال می‌کرد [8]. (2) عرض بیشتر ساختار محفظه ریخته گری در محل همپوشانی باعث شد که حفاری به طور قابل توجهی بزرگتر از ایستگاه ریخته گری درجا باشد [9]. در نهایت، هزینه افزایش حفاری از ایستگاه های ریخته گری در محل 15 تا 20 درصد بیشتر شد. این به طور قابل توجهی اقتصاد و کاربرد ساختار پیش ساخته را محدود کرد. (3) محفظه ریخته‌گری شده در محل هنوز اثرات نامطلوب زیست‌محیطی در مرحله ساخت و ساز داشته است [10] و زمان ساخت قابل توجهی را صرف کرده است [11]. مشکلات فوق معرف مشکلات سازه های محفظه پیش ساخته در چین در مراحل اولیه است. این مشکلات مزایای سازه های پیش ساخته محفظه را برای کاربرد توسعه شهری کم کربن محدود می کند. بنابراین، ایستگاه فاز V مترو شنژن با هدف حل مشکلات فوق و پیشرفت ساخت محوطه پیش ساخته [12]. این مطالعه دستاوردهای نوآورانه ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن را نشان می‌دهد و مراجعی را برای ارتقای سازه‌های پیش ساخته محفظه فراهم می‌کند. مشکلات فوق معرف مشکلات سازه های محفظه پیش ساخته در چین در مراحل اولیه است. این مشکلات مزایای سازه های پیش ساخته محفظه را برای کاربرد توسعه شهری کم کربن محدود می کند. بنابراین، ایستگاه فاز V مترو شنژن با هدف حل مشکلات فوق و پیشرفت ساخت محوطه پیش ساخته [12]. این مطالعه دستاوردهای نوآورانه ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن را نشان می‌دهد و مراجعی را برای ارتقای سازه‌های پیش ساخته محفظه فراهم می‌کند. مشکلات فوق معرف مشکلات سازه های محفظه پیش ساخته در چین در مراحل اولیه است. این مشکلات مزایای سازه های پیش ساخته محفظه را برای کاربرد توسعه شهری کم کربن محدود می کند. بنابراین، ایستگاه فاز V مترو شنژن با هدف حل مشکلات فوق و پیشرفت ساخت محوطه پیش ساخته [12]. این مطالعه دستاوردهای نوآورانه ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن را نشان می‌دهد و مراجعی را برای ارتقای سازه‌های پیش ساخته محفظه فراهم می‌کند. هدف ایستگاه فاز V مترو شنژن حل مشکلات فوق و پیشبرد ساخت محوطه پیش ساخته [12] بود. این مطالعه دستاوردهای نوآورانه ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن را نشان می‌دهد و مراجعی را برای ارتقای سازه‌های پیش ساخته محفظه فراهم می‌کند. هدف ایستگاه فاز V مترو شنژن حل مشکلات فوق و پیشبرد ساخت محوطه پیش ساخته [12] بود. این مطالعه دستاوردهای نوآورانه ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن را نشان می‌دهد و مراجعی را برای ارتقای سازه‌های پیش ساخته محفظه فراهم می‌کند.

در سال 2023، یک ساختار محفظه پیش ساخته جدید در ایستگاه های فاز V مترو شنژن اعمال شد. ساختار محفظه پیش ساخته پیشرفت های فنی مهم و مزایای کاربردی داشت: (1) ساختار محوطه پیش ساخته از دیوارهای نمودار پیش ساخته استفاده می کرد. این مسئله کیفیت، ایمنی و مشکلات زیست محیطی ساختار محفظه ریخته گری در محل را حل کرد [13]. مهمتر از همه، ساخت دیوارهای نمودار پیش ساخته در مقایسه با سازه‌های محفظه ریخته‌شده در محل [14] سرعت 40 درصدی داشت و ضایعات کار و مواد قابل توجهی را کاهش داد [15]. (2) ساختار محوطه پیش ساخته دیوارهای نمودار پیش ساخته مونتاژ شده با تیرهای پیش ساخته را پذیرفت. از آنجایی که هیچ تکیه گاه اضافی وجود نداشت، کارایی ساخت و مزیت هزینه ساختار محفظه پیش ساخته بهبود یافت [16]. (3) دیوارهای نمودار پیش ساخته به عنوان دیوارهای خارجی برای سازه محفظه در مرحله ساخت و سازه اصلی در مرحله بهره برداری استفاده شد. دیوار نمودار پیش ساخته تک جداره عملکرد دیوار نمودار دو جداره ریخته گری در محل قبلی را انجام می دهد (شکل 1). ساختار محفظه پیش ساخته تک جداره از حفاری بیشتر نسبت به ایستگاه های ریخته گری در محل اجتناب می کرد و با توسعه شهری کم کربن سازگارتر بود [17]. بنابراین، نوآوری‌های ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن یک نمایش فنی برای توسعه سازه‌های محفظه پیش ساخته ارائه می‌دهد. ساختار محفظه پیش ساخته تک جداره از حفاری بیشتر نسبت به ایستگاه های ریخته گری در محل اجتناب می کرد و با توسعه شهری کم کربن سازگارتر بود [17]. بنابراین، نوآوری‌های ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن یک نمایش فنی برای توسعه سازه‌های محفظه پیش ساخته ارائه می‌دهد. ساختار محفظه پیش ساخته تک جداره از حفاری بیشتر نسبت به ایستگاه های ریخته گری در محل اجتناب می کرد و با توسعه شهری کم کربن سازگارتر بود [17]. بنابراین، نوآوری‌های ایستگاه‌های فاز V مترو شنژن یک نمایش فنی برای توسعه سازه‌های محفظه پیش ساخته ارائه می‌دهد.

کلید عملکرد مکانیکی محفظه پیش ساخته، اتصال تیر-دیوار بین دیوار نمودار پیش ساخته و تیر پیش ساخته است. اتصال تیر-دیوار یک اتصال مرطوب با استفاده از اتصالات بتن پس ریخته گری و میلگرد است. محققان مجموعه ای از تحقیقات را در مورد اتصال مرطوب انجام داده اند. وانگ و همکاران [18] یک اتصال مرطوب با استفاده از آستین های مخروطی و بتن با عملکرد فوق العاده بالا را پیشنهاد کرد. لیو و همکاران [19] آزمایشات فروپاشی پیشرونده ایستا را بر روی سازه های بتنی مشترک با مونتاژ مرطوب انجام داد. هوانگ و همکاران [20] یک اتصال مرطوب مونتاژ شده جدید با فولاد U شکل برای حذف عملیات جوشکاری سنگین پیشنهاد کرد. دنگ و همکاران [21] برای تسهیل ساخت و ساز، یک اتصال مونتاژ شده با حلقه ساده شده را پیشنهاد کرد. علاوه بر این، محققان به نتایج تحقیقاتی قابل توجهی در اتصالات تیر-دیوار دست یافته اند. کوی و همکاران [22] عملکرد لرزه ای یک اتصال تیر-دیوار پس ریخته گری را مورد مطالعه قرار داد. جی و همکاران [23] عملکرد چرخه ای و ظرفیت باربری اتصالات تیر-دیوار فولادی را با استفاده از آزمایشات در مقیاس کامل بررسی کرد. ژائو و همکاران [24] یک اتصال تیر-دیوار جدید با اتصال فولادی T شکل پیشنهاد کرد. هو و همکاران [25] یک اتصال دیوار کامپوزیت دوتایی تیر مونتاژ شده را پیشنهاد کرد. تاکنون یک سری تحقیقات در مورد تکنولوژی اتصال و خواص مکانیکی اتصالات تیر-دیوار انجام شده است. محققان خواص استاتیکی و دینامیکی اتصالات را در حالی که بر راحتی ساخت و ساز تمرکز کرده اند، مطالعه کرده اند. با این حال، اتصال تیر-دیوار ساختار محفظه پیش ساخته دارای ویژگی های خاصی است. اول، ساخت اتصال میلگرد تیر-دیوار به کار فشرده است [26]. برای تسریع در برنامه ساخت و ساز، اتصال تیر-دیوار خواص مکانیکی کاهش نسبت اتصال میلگرد را در نظر گرفت. اتصالات تیر-دیوار با نسبت اتصال میلگرد کمتر تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی محفظه پیش ساخته داشتند. دوم، دیوارهای دیاگرام پیش ساخته ابتدا در یک ترانشه پایین آمدند و سپس محل مونتاژ برای ساخت مشترک حفاری شد [27]. این روش ساخت باعث شد که اتصال تیر-دیوار از نظر عملکرد با اتصالات قبلی با رابط های خوب عمل شده متفاوت باشد [28]. بنابراین، اتصالات تیر و دیوار باید هم شرایط ساختمانی و هم خواص مکانیکی را برآورده کند، که یک چالش بزرگ جدید است. در حال حاضر، هنوز شکاف ها و مشکلات خاصی در تئوری و فناوری اتصالات تیر-دیوار اعمال شده در سازه های محفظه پیش ساخته وجود دارد. از این رو،

این مطالعه به بررسی خواص مکانیکی اتصالات تیر-دیوار سازه پیش ساخته محوطه پرداخته است. ابتدا، آزمایش‌های خمشی در مقیاس کامل برای مطالعه اتصالات تیر-دیوار با نسبت‌های مختلف اتصال میلگرد استفاده شد. برای مقایسه عملکرد از اتصالات پیوسته استفاده شد. دوم، مدل تماس هماهنگ کننده مشترک (JCCM) برای ارزیابی خواص مکانیکی اتصال تیر-دیوار توسعه داده شد. در نهایت، JCCM با استفاده از داده‌های آزمایشی در مقیاس کامل تأیید شد و JCCM برای ارزیابی عملکرد مشترک استفاده شد. نتایج این تحقیق مستقیماً از کاربرد مترو شنژن پشتیبانی می‌کند و مبنای نظری و ابزارهای ارزیابی را برای ترویج توسعه سازه‌های محفظه پیش ساخته فراهم می‌کند.