نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

بهبود عملکرد اتصالات فولادی تیر به ستون جعبه ای با استفاده از میراگر شکاف‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران.
2 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، داتشگاه ولایت، ایرانشهر، ایران.
چکیده
با توجه به ضرورت کاهش خسارات ناشی از زلزله در سازه‌های فولادی، بهره‌گیری از میراگرهای غیرفعال، به‌ویژه میراگرهای شکاف‌دار، به‌عنوان رویکردی کارآمد در استهلاک انرژی لرزه‌ای مورد توجه قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف ارتقای عملکرد اتصالات جوشی تیر به ستون جعبه‌ای، به بررسی تأثیر به‌کارگیری میراگرهای شکاف‌دار Iشکل پرداخته است. بدین منظور، 11 مدل اتصال شامل نمونه‌های فاقد میراگر و مجهز به میراگر، با استفاده از روش اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس و تحت بارگذاری چرخه‌ای تحلیل شدند. یافته‌ها نشان داد تمرکز تغییرشکل‌های غیرالاستیک در ناحیۀ میراگر، موجب کاهش قابل‎ملاحظۀ تنش و کرنش پلاستیک در اعضای اصلی سازه و جلوگیری از تشکیل مفصل پلاستیک در تیر می‌شود. بررسی مشخصه‌های هندسی میراگر حاکی از آن است که شکل شکاف و طول میراگر، نقش کلیدی در رفتار اتصال دارند؛ به‌طوری‎که مدل دارای شکاف‌های لوزی بیش‎ترین ظرفیت خمشی و سختی اولیه را ارائه داد. همچنین، افزایش طول میراگر ضمن بهبود عملکرد خمشی، سبب انتقال تنش‌های بیش‎تر به ستون و در نتیجه افزایش احتمال آسیب‌پذیری آن شد. در مجموع، میراگرهای شکاف‌دار Iشکل می‌توانند به‌عنوان گزینه‌ای مؤثر، اقتصادی و قابل‌تعویض برای بهبود عملکرد اتصالات سازه‌های فولادی معرفی شوند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Improvement of Steel Beam-to-Box Column Connections Performance Using Slit Damper

نویسندگان English

Babak Dizangian 1
Razieh Dadgar 2
1 Department of civil engineering, Velayat university, Iranshahr, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Velayat University, Iranshahr, Iran.
چکیده English

Given the necessity of reducing earthquake-induced damages in steel structures, the use of passive dampers, particularly slit dampers, has been recognized as an effective approach for seismic energy dissipation. The present study aims to enhance the performance of welded beam-to-box column connections by investigating the effect of employing I-shaped slit dampers. For this purpose, 11 connection models, including both bare and damper-equipped specimens, were analyzed under cyclic loading using the finite element method in ABAQUS software. The results indicated that concentrating inelastic deformations in the damper region significantly reduced stress and plastic strain in the main structural components and prevented the formation of plastic hinges in the beam. Examination of the damper’s geometric characteristics revealed that slit shape and damper length play a crucial role in connection behavior; in particular, the diamond-shaped slit model exhibited the highest flexural capacity and initial stiffness. Moreover, increasing the damper length improved flexural performance but transferred higher stresses to the column, thereby raising its vulnerability. Overall, I-shaped slit dampers can be introduced as an effective, economical, and replaceable option for improving the performance of steel structure connections.

کلیدواژه‌ها English

Welded Beam-to-Box Column Connections
Steel Structures
Slit Damper
Finite Element Method
ABAQUS
[1] FEMA-355D, (2000), State of the Art Report on Connection Performance, SAC Joint Venture.
[2] Engelhardt, M.D., and Sabol, T.A. (1998), “Reinforcing of steel moment connections with cover plates: benefits and limitations”, Engineering Structures, 20(4-6), pp.510-520.
[3] Engelhardt, M.D., Winneberger, T., Zekany, A.J., and Potyraj, T.J. (1998), “Experimental investigation of dogbone moment connections”, Engineering Journal, 35(4), pp.128-139.
[4] Mirghaderi, S.R., Torabian, S., and Imanpour, A. (2010), “Seismic performance of the Accordion-Web RBS connection”, Journal of Constructional Steel Research, 66(2), pp.277-288.
[5] Kim, Y.J., and Oh, S.H. (2007), “Effect of the moment transfer efficiency of a beam web on deformation capacity at box column-to-H beam connections”, Journal of Constructional Steel Research, 63(1), pp.24-36.
[6] Chou, C.C., and Wu, C.C. (2007), “Performance evaluation of steel reduced flange plate moment connections”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 36(14), pp.2083-2097.
[7] FEMA-350, (2000), Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings, SAC Joint Venture.
[8] ضابطه 766، (1397)، دستور العمل استفاده از میراگرها در طراحی و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
[9]  Rousta, A.M., Shoja, S., and Amin Safaei Ardakani, M. (2023), “Investigating cyclic and pushover performance of different metallic yielding dampers”, Journal of Rehabilitation in Civil Engineering, 11(3), pp.122-143.
[10] Oh, S.H., Kim, Y.J., and Ryu, H.S. (2009), “Seismic performance of steel structures with slit dampers”, Engineering Structures, 31(9), pp.1997-2008.
[11] Lor, H.A., Izadinia, M., and Memarzadeh, P. (2018), “Experimental and numerical study of I-shape slit dampers in connections”, Latin American Journal of Solids and Structures, 15(11), p.e131.
[12] Köroğlu, M.A., Köken, A., and Dere, Y. (2018), “Use of different shaped steel slit dampers in beam to column connections of steel frames under cycling loading”, Advanced Steel Construction, 14(2), pp.251-273.
[13] Mianji, A., Garivani, S., Askariani, S.S., and Aliakbari, F. (2024), “Modeling parameters and numerical acceptance criteria for steel slit dampers”, In Structures, 69, p.107408.
[14] Park, H.Y., and Oh, S.H. (2020), “Structural performance of beam system with T-stub type slit damper”, Engineering Structures, 205, p.109858.
[15] Kmal, M.K., Zareei, S.A., Jaber, F.K., and Birzhandi, M.S. (2024), “Experimental and numerical investigation on cyclic behavior of beam to column connection with a lateral steel slit damper”, In Structures, 69, p. 107433.
[16] ANSI/AISC 360-22, (2022), Specification for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction.
[17] ANSI/AISC 341-22, (2022), Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction.
 [18]استاندارد 2800، (1394)، آیین‌نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (ویرایش چهارم)، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی.
[19] ANSI/AISC 358-22, (2022), Prequalified Connection for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications. American Institute of Steel Construction.
[20] Ferrer-Fuenmayor, S. and Villalba Morales, J.D. (2023), “Shape Optimization of Slotted Steel Plate Dampers using the Simulated Annealing Algorithm”, Journal of Applied and Computational Mechanics, 9(3), pp.870-883.
[21] Nia, Z.S., Ghassemieh, M., and Mazroi, A. (2013), “WUF-W connection performance to box column subjected to uniaxial and biaxial loading”, Journal of Constructional Steel Research, 88, pp.90-108.
[22] ABAQUS Documentation, Version 6.14.

  • تاریخ دریافت 24 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 29 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 29 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار 29 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404