نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

پایش سلامت ساختمان‌های اسکلت فولادی موجود با اتصالات نیمه‌صلب خورجینی به‌روش به‌روزرسانی مدل اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول، دزفول، ایران
2 گروه سازه و زلزله، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
چکیده
اگرچه استفاده از اتصالات خورجینی در سازه‌های فولادی به‌دلیل محدودیت‌ها و اشکالات فنی در ایران تقریباً منسوخ شده است، ساختمان‌های با اهمیت بسیار در نقاط مختلف کشور وجود دارند که در گذشته با استفاده از این نوع اتصال ساخته شده‌اند. از آن‌جایی‌که مسئلۀ تعمیر و نگهداری و پایش وضعیت سازه‌های موجود بر کسی پوشیده نیست، در این مقاله به موضوع شناسایی اطلاعات دینامیکی و پایش سلامت سازه‌های اسکلت فولادی با اتصالات نیمه‌صلب خورجینی پرداخته شده است. مدل‌سازی اتصالات خورجینی در نرم‌افزارهای اجزای محدود، یکی از چالش‌هایی است که در این زمینه وجود دارد. در این پژوهش، ابتدا روشی برای مدل‌سازی اجزای محدود این نوع سازه‌ها پیشنهاد شده است. در گام بعدی، مدل اجزای محدود مذکور، با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از ارتعاشات دینامیکی سازه تحت بارهای محیطی به‌گونه‌ای کالیبره و به‌روزرسانی شده تا مدل به‌دست‌آمده، بیش‌ترین تطابق را با سازۀ واقعی داشته باشد. از مدل اجزای محدود به‌روزرسانی‌شده در موارد مختلفی ازجمله، شناسایی آسیب پس از وقوع حوادث ناگهانی، بهینه‌سازی و تقویت سازه و پایش دوره‌ای سلامت آن می‌توان بهره جست. به‌منظور شرح و بررسی قابلیت‌های الگوریتم پیشنهادی، یک سازۀ سه طبقۀ واقعی مورد مطالعه قرار گرفت. پس از انجام تست‌های ارتعاشی، مدل اجزای محدود سازۀ مذکور تهیه و به‌روز رسانی شد. تحلیل نتایج، حاکی از تطابق قابل‌قبول اطلاعات دینامیکی مدل مذکور با سازۀ واقعی است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Health monitoring of existing steel frame buildings with semi-rigid saddle connections using finite element model updating method

نویسندگان English

Amir Zayeri Baghlani Nejad 1
Mohammad Shokrollahi 1
Mussa Mahmoudi Sahebi 2
1 Faculty of Civil Engineering, Jundi-Shapur University of Technology, Dezful, Iran
2 Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
چکیده English

Although the use of saddle connections in steel structures has largely declined in Iran due to technical limitations, many significant buildings across the country were constructed using this method in the past. Ensuring the maintenance and structural health monitoring of these aging frameworks remains a critical concern. This study focuses on identifying dynamic characteristics and evaluating the integrity of steel frame structures with semi-rigid truss connections. One of the key challenges in this area is accurately modeling truss connections in finite element software. To address this, we propose a refined approach for finite element modeling of such structures. The model is then calibrated and updated using dynamic vibration data obtained from environmental loads, ensuring the closest possible representation of the real structure. The updated model is applicable in various scenarios, including post-incident damage assessment, structural optimization, reinforcement planning, and ongoing health monitoring. To validate the proposed methodology, a real three-story structure was examined through vibration tests. The prepared finite element model was updated accordingly, and analysis of the results demonstrated strong agreement between the model's dynamic characteristics and the actual structure, affirming the effectiveness of the proposed approach.

کلیدواژه‌ها English

Semi-Rigid Saddle Connection
Finite Element Model Updating
Vibration Test
Noise
[1] Karami, R.E. (1992), "Study of rigidity of khorjini connections", Master of Science Thesis, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology.
[2] Mazroi, A. (1996), "Experimental comparison between Khorjini connections and conventional rigid connections”, Second Workshop of Khorjini Connections, Building and Housing Research Center, Tehran, Iran.
[3] Asgari, S.A. (1999), "Experimental study of khorjini connections", Master of Science Thesis, Department of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology.
[4] Sadeghian, P.E. (1999), "Analytical study of khorjini connections", Master of Science Thesis, Department of Civil Engineering, Sharif University of Technology.
[5] Dehghani, M. (2001), "Analytical and experimental studies of khorjini beam-to-column connections and a new detail of rigid connection", Master of Science Thesis, School of Civil Engineering, University of Tehran.
[6] Moghadam, H. (2002), "Earthquake engineering: Fundamentals and applications", Farhang Publishing, Tehran, pp.547–582.
[7] Amiri, H., Aghakouchak, A.A., and Shakib, H. (2004), "Performance assessment of steel braced frames with saddle connections using capacity spectrum method", Master of Science Thesis, Department of Civil Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran.
[8] Hosseini Hashemi, B., and Hassanzadeh, M. (2008), "Study of a semi-rigid steel braced building damaged in the bam earthquake", Journal of Constructional Steel Research, 64, pp.704–721.
[9] Mazrouei, A., Mirghaderi, M., and Dehghani, H. (2000), "Experimental and theoretical study of khorjini connection and presentation of a new rigid connection", Master of Science Thesis, University of Tehran, Iran.
[10] Shakib, H., Dardaei Joghan, S., Pirizadeh, M., and Moghaddasi Musavi, A. (2011), "Seismic rehabilitation of semi-rigid steel framed buildings: A case study", Journal of Constructional Steel Research, 67, pp.1042–1049.
[11] Kiani, A., Mansouri, B., and Moghadam, A.S. (2016), "Fragility curves for typical steel frames with semi-rigid saddle connections", Journal of Constructional Steel Research, 118, pp.231–242.
[12] Ganji Morad, S., Oghabi, M., and Tahamouli Roudsari, M. (2023), "Experimental investigation of rigid khorjini connections using reduced beam sections with diagonal and horizontal-vertical stiffeners", Structures, 57, pp.105101.
[13] Mirghaderi, S.R., and Dehghani Renani, M. (2008), "The rigid seismic connection of continuous beams to columns", Journal of Constructional Steel Research, 64(12), pp.1516–1529.
[14] Soleimani, E., and Behnamfar, F., (2017), "New moment-rotation equation for welded steel beam-to-column connections", International Journal of Steel Structures, 17, pp.389–411.
[15] Moghaddam, H., and Sadrara, A. (2022), "Experimental and numerical evaluation of the mechanical characteristics of semi-rigid saddle connection", Structural Design of Tall and Special Buildings, 31, e1923.
[16] Moghaddam, H., and Sadrara, A. (2021), "Improving the mechanical characteristics of semi-rigid saddle connections", Journal of Constructional Steel Research, 186, pp.106917.
[17] Mostafaei, H., and Mazroi, A. (2004), "Experimental study and post-earthquake damage inspection of scissors-type (khorjini) connections for steel-frame buildings", Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering.
[18] Amiri, H.H., and Aghakouchak, A.A. (2011), "Experimental study of cyclic behavior of conventional saddle-like connections and their acceptance criteria", Structural Steel.
[19] Tehranizadeh, M. (2000), "Approximate parameter for semi-rigid khorjini connections in dynamic torsional response of steel structures", Engineering Structures, 22, pp.335–342.
[20] Kazem, H., Kazem, H., Ghahremannejad, M., Vosoughi, P., Hosseini, S.F., and Ghafory-Ashtiany, M. (2020), "Investigation of seismic rehabilitation of steel buildings with semi-rigid connections", Proceedings of the Institution of Civil Engineers–Buildings, 173, pp.99–108.
[21] Moussemi, M., Nezamolmolki, D., and Sani, A.A. (2016), "Free vibration analysis of a steel T-shape frame including semi-rigid khorjini connection with continuous beam", International Journal of Steel Structures, 16, pp.657–669.
[22] سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، (1385)، "ضوابط طراحی ساختمان‌های با اتصال خورجینی"، نشریه شماره 324، سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور.
[23] Zayeri Baghlani Nejad, A., and Mahmoudi, M. (2021), "An investigation on the capability of proper orthogonal modes in determining the natural frequencies and damping ratios of linear structural systems", Engineering Structures, 243, pp.112691.

  • تاریخ دریافت 06 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 27 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 16 دی 1404
  • تاریخ اولین انتشار 16 دی 1404
  • تاریخ انتشار 01 دی 1404