مقدمه
در سازههای فضاکار، اتصالات نقشی کلیدی در ایمنی، سختی و عملکرد کلی سازه ایفا میکنند. این اهمیت در برجهای خنککن فولادی نیروگاهی که تحت بارهای ترکیبی باد، ثقلی و حرارتی قرار دارند، دوچندان میشود. اتصال ششپر یا Hexa-Node بهعنوان یکی از گزینههای مناسب برای شبکههای دوالیه سهراهه، قابلیت تحمل نیروهای چندمحوره را فراهم میکند.
چرا برج خنککن فولادی؟
برجهای خنککن فولادی در مقایسه با نمونههای بتنی:
-
وزن بسیار کمتری دارند (حدود یکدهم)
-
نیروی زلزله کمتری جذب میکنند
-
اجرای سریعتر و اقتصادیتری دارند
به همین دلیل، طراحی دقیق اتصالات در این نوع سازهها اهمیت حیاتی دارد.
معرفی اتصال ششپر (Hexa-Node)
در اتصال ششپر:
-
شش عضو سازهای به یک گره مرکزی متصل میشوند
-
هر عضو توسط چهار پیچ پرمقاومت به بال اتصال بسته میشود
-
انتقال نیروی فشاری از طریق تماس مستقیم و نیروی کششی از طریق پیچها انجام میگیرد
این اتصال امکان استفاده در شبکههای دوالیه با زوایای متنوع اعضا را فراهم میکند.
مدلسازی عددی و بارگذاری
برای ارزیابی عملکرد اتصال:
-
از نرمافزار Abaqus 6.10-1 استفاده شده است
-
رفتار غیرخطی فولاد S235JR تا مرز شکست مدل شده
-
۱۳ حالت بحرانی بارگذاری (0C تا 12C) شامل ترکیبات مختلف کشش و فشار بررسی شدهاند
نتیجه این تحلیلها، استخراج نمودارهای نیرو–تغییرمکان و تعیین نقاط تسلیم و شکست اتصال بوده است.
نتایج کلیدی تحلیل
-
بیشترین سختی و مقاومت مربوط به حالاتی است که تمامی نیروها فشاری هستند
-
ترکیب نیروهای کششی و فشاری باعث کاهش محسوس سختی اتصال میشود
-
حد ظرفیت کششی اتصال:
-
F = +650 kN برای اعضای دیواره
-
H = +550 kN برای اعضای حلقوی
-
-
حداقل سختی اتصال برابر 1267 MN/m بهدست آمده است
مطالعه پارامتریک
در ادامه، اثر تغییر ضخامت بالها و ورقهای سختکننده بررسی شد:
-
افزایش ضخامت بال تأثیر بسیار بیشتری نسبت به سختکنندهها بر ظرفیت باربری دارد
-
بر اساس نتایج، ابعاد بهینه اتصال برای برج دوم تعیین گردید
این مرحله نقش مهمی در بهینهسازی اقتصادی و سازهای اتصال ایفا میکند.
جمعبندی
این مطالعه نشان میدهد که:
-
اتصال ششپر گزینهای قابلاطمینان برای برجهای خنککن فولادی دوالیه است
-
تحلیل عددی غیرخطی میتواند جایگزین مناسبی برای آزمایشهای پرهزینه باشد
-
طراحی اتصال باید بر مبنای بدترین ترکیب بارگذاری چندمحوره انجام شود
نتایج این تحقیق میتواند مستقیماً در طراحی صنعتی برجهای نیروگاهی مورد استفاده قرار گیرد