نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

بررسی عددی رفتار چرخه‌ای اتصال گیردار با قابلیت تعویض‌پذیری مجهز به فیوز شبه‌ناودانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی اهل‌بیت(ع)، تهران، ایران
چکیده
زمینة پژوهش: عملکرد نامطلوب اتصالات خمشی فولادی در زمین‌لرزه‌های گذشته و هزینه‌های بالای تعمیر و بازسازی، ضرورت توسعه اتصالاتی را آشکار ساخته است که بتوانند آسیب را در یک عضو قابل تعویض متمرکز کرده و از صدمه دیدن تیر و ستون جلوگیری کنند. ازاین‌رو، در پژوهش حاضر با هدف ارزیابی عملکرد لرزه‌ای یک اتصال خمشی فولادی مجهز به فیوز ناودانی انجام شد.
روش پژوهش: تحلیل‌های عددی غیرخطی تحت بارگذاری چرخه‌ای در نرم‌افزار آباکوس انجام شد. افزون بر مدل مبنا (P20)، اثر ظرفیت خمشی فیوز، ضخامت بال و جان تیر، ورق‌های پیوستگی و مضاعف ستون و فاصله بین دو لبه آزاد تیر به‌صورت پارامتریک بررسی گردید. معیارهای ارزیابی شامل کرنش پلاستیک معادل (PEEQ)، ظرفیت خمشی، جذب انرژی، سختی، شکل‌پذیری و منحنی‌های هیسترزیس بود.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در مدل P20، مفصل پلاستیک به‌طور کامل در فیوز ناودانی تشکیل شد و تیر و ستون در محدوده الاستیک باقی ماندند؛ به‌گونه‌ای که اتصال حدود 98 درصد ظرفیت پلاستیک تیر را تأمین کرد. کاهش ضخامت بال یا جان تیر موجب انتقال آسیب به اعضای اصلی و افت عملکرد شد، درحالی‌که رعایت طراحی مبتنی بر ظرفیت، تمرکز تغییرشکل‌های غیرالاستیک را در فیوز تضمین کرد. همچنین، حذف هم‌زمان ورق‌های پیوستگی و مضاعف، جذب انرژی و ظرفیت خمشی اتصال را به‌ترتیب 56/45 و 82/42 درصد کاهش داد. افزایش فاصله بین دو لبه آزاد تیر تا 60 میلی‌متر نیز ضمن حفظ تمرکز کرنش پلاستیک در فیوز، تعادل مناسبی میان مقاومت، شکل‌پذیری و جذب انرژی ایجاد کرد.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که اتصال پیشنهادی مجهز به فیوز ناودانی، در صورت رعایت طراحی مبتنی بر ظرفیت و استفاده از ورق‌های تقویتی مناسب، از عملکرد لرزه‌ای مطلوب، قابلیت تعویض‌پذیری بالا و ظرفیت مناسب برای کاهش آسیب و هزینه‌های تعمیرات پس از زلزله برخودار است و می‌تواند به‌عنوان گزینه‌ای کارآمد در طراحی قاب‌های خمشی فولادی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical investigation of the cyclic behavior of a replaceable fixed connection equipped with a pseudo-gutter fuse

نویسندگان English

Masroor Malikyar
Payam Tarighi
Mehdi Shalchi Tousi
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Ahlul Bayt International University, Tehran, Iran.
چکیده English

Background: The poor performance of steel flexural joints in past earthquakes and the high costs of repair and reconstruction have highlighted the need to develop joints that can concentrate the damage in a replaceable member and prevent damage to the beam and column. Therefore, the present study aimed to evaluate the seismic performance of a steel flexural joint equipped with a gutter fuse.
Methods: Nonlinear numerical analyses under cyclic loading were performed in Abaqus software. In addition to the base model (P20), the effect of the fuse flexural capacity, beam flange and web thickness, column connection and double plates, and the distance between the two free edges of the beam were investigated parametrically. The evaluation criteria included equivalent plastic strain (PEEQ), flexural capacity, energy absorption, stiffness, ductility, and hysteresis curves.
Results: The results showed that in the P20 model, the plastic hinge was completely formed in the gutter fuse and the beam and column remained in the elastic range; In such a way that the connection provided about 98% of the plastic capacity of the beam. Reducing the thickness of the beam flange or web caused damage to be transferred to the main members and decreased performance, while observing the capacity-based design ensured the concentration of inelastic deformations in the fuse. Also, the simultaneous removal of the continuous and double plates reduced the energy absorption and bending capacity of the connection by 45.56 and 42.82%, respectively. Increasing the distance between the two free edges of the beam to 60 mm also created a suitable balance between strength, ductility and energy absorption while maintaining the concentration of plastic strain in the fuse.
Conclusion: The findings of this study showed that the proposed connection equipped with a gutter fuse, if observing the capacity-based design and using appropriate reinforcement plates, has desirable seismic performance, high interchangeability and appropriate capacity to reduce damage and repair costs after an earthquake, and can be used as an efficient option in the design of steel bending frames.

کلیدواژه‌ها English

Rigid Connection
Repairable Connection
Cyclic Load
Steel Structures
Moment Frame

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 09 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 04 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 04 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 09 مهر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 09 مهر 1405
  • تاریخ انتشار 09 مهر 1405