فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

تأثیر نوع روش طراحی وصله پیچی در عملکرد لرزه ای و پیش پذیرفتگی اتصالات تیر به ستون درختی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
بهنام کرمی 1
بهرخ حسینی هاشمی 2
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش زلزله، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
2 دانشیار، پژوهشکده مهندسی سازه، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله و رئیس انجمن مهندسی زلزله، تهران، ایران
10.48303/bese.2021.246609
چکیده
استفاده از اتصالات تیر به ستون درختی در قاب‌های خمشی فولادی، به دلیل انجام جوشکاری قسمت‌های بحرانی در کارخانه و سهولت نصب در کارگاه، بیش از گذشته موردتوجه طراحان و مجریان قرارگرفته است. این در حالی است که تاکنون تأثیر نوع روش طراحی وصله پیچی در پیش پذیرفتگی این نوع از اتصالات به‌منظور استفاده در سیستم‌های قاب خمشی ویژه بررسی نشده است. هدف اصلی تحقیق حاضر، بررسی تأثیر نوع روش طراحی وصله پیچی در عملکرد لرزه‌ای و پیش پذیرفتگی اتصالات تیر به ستون درختی است. بدین منظور در این مطالعه، سه روش طراحی وصله پیچی موجود در آیین‌نامه‌های طراحی که عبارت‌اند از: طراحی بر اساس اتصال لغزش بحرانی، طراحی بر اساس اتصال پیش‌تنیده و طراحی بر اساس وصله ضعیف با استفاده از تحلیل المان محدود غیرخطی در نرم‌افزار آباکوس موردبررسی قرارگرفته است. نتایج تحلیل‌های انجام‌شده نشان داد که نوع روش طراحی وصله تأثیر بسزایی در مقاومت خمشی اتصال ندارد. درحالی‌که نوع وصله در تعیین پیش پذیرفتگی اتصال، میزان انرژی مستهلک‌شده و مقدار شاخص‌های خسارت ناشی از زلزله در محل اتصال تیر ریشه به ستون نقش مهمی ایفا می‌کند. در این تحقیق، نمونه اتصال‌های تیر به ستون درختی طراحی‌شده بر اساس لغزش بحرانی و اتصال پیش‌تنیده جزء اتصالات پیش پذیرفته طبقه‌بندی شدند. درصورتی‌که اتصال تیر به ستون درختی طراحی‌شده بر اساس وصله ضعیف، به دلیل نیمه صلب بودن، نمی‌تواند به‌عنوان یک اتصال پیش پذیرفته در نظر گرفته شود. درنهایت، به‌منظور بهره بیشتر از لغزش پیچ‌ها به‌عنوان یک مود شکل‌پذیر، جهت کاهش شاخص‌های خسارت ناشی از زلزله، پیشنهاد می‌شود که وصله تیر بر اساس اتصال پیش‌تنیده طراحی شود.
کلیدواژه‌ها
اتصال تیر به ستون درختی
وصله پیچی
عملکرد لرزه‌ای
پیش پذیرفتگی
آباکوس

موضوعات

  1. Hamburger, R.O. and Malley, J.O. (2009) Seismic Design of Steel Special Moment Frames. NIST GCR, 09-917.
  2. Astaneh-Asl, A. (1997) Seismic design of steel column-tree moment-resisting frames. Structural Steel Educational Council.
  3. Oh, K., Li, R., Chen, L., Hong, S.B., and Lee, K. (2014) Cyclic testing of steel column-tree moment connections with weakened beam splices. International Journal of Steel Structures, 14(3), 471-478.
  4. Nakashima, M., Inoue, K., and Tada, M. (1998) Classification of damage to steel buildings observed in the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake. Engineering Structures, 20(4-6), 271-281.
  5. Lee, C.H. and Park, J.W. (1998) Cyclic seismic testing of full-scale column-tree type steel moment connections. Journal of Korean Society of Steel Construction, 10(4), 629-639.
  6. Chen, C.C., Lin, C.C., and Lin, C.H. (2006) Ductile moment connections used in steel column-tree moment-resisting frames. Journal of Constructional Steel Research, 62(8), 793-801.
  7. Chen, C.C. and Lin, C.C. (2013) Seismic performance of steel beam-to-column moment connections with tapered beam flanges. Engineering Structures, 48, 588-601.
  8. Lee, K., Oh, K., and So, J. (2016) Bolt slippage evaluation in column-tree steel moment connection on L/d. In Proceedings of the World Congress on Civil, Structural, and Environmental Engineering (CSEE'16), Paper No. ICSENM (Vol. 114).
  9. Zhang, A.L., Guo, Z.P., and Liu, X.C. (2017) Seismic performance of Z-type cantilever beam splices of column–tree connection. Journal of Constructional Steel Research, 133, 97-111.
  10. Gharebaghi, R. and Hosseini, A. (2017) Local behavior of column-tree connections with considering bolt-hole clearance and bolt pretension effects. International Journal of Steel Structures, 17(2), 379-388.
  11. Vatansever, C. and Kutsal, K. (2018) Effect of bolted splice within the plastic hinge zone on beam-to-column connection behavior. Steel and Composite Structures, 28(6), 767-778.
  12. ANSI, A. 360-16 (2016) Specification for Structural Steel Buildings.
  13. Astaneh-Asl, A. (1999) Seismic performance and design of bolted steel moment-resisting frames. Engineering Journal, 36(3), 105-120.
  14. AISC, A. (2016) Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications.
  15. AISC, A. (2016) Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.
  16. Deolia, P. and Shaikh, F.A. (2016) Finite element analysis to estimate burst pressure of mild steel pressure vessel using Ramberg-Osgood model. Perspectives in Science, 8, 733-735.
  17. Bruneau, M., Uang, C.M., and Whittaker, A. (1998) Ductile Design of Steel Structures (Vol. 389). New York: McGraw-Hill.
  18. Rice, R.C. (2003) Metallic Materials Properties Development and Standardization (MMPDS): Chapters 1-4 (Vol. 1). National Technical Information Service.
  19. Yun, X. and Gardner, L. (2017) Stress-strain curves for hot-rolled steels. Journal of Constructional Steel Research, 133, 36-46.
  20. Simulia, D.S. (2013) ABAQUS 6.13 User’s manual. Dassault Systems, Providence, RI.
  21. Dunne, F. and Petrinic, N. (2005) Introduction to Computational Plasticity. Oxford University Press on Demand.
  22. Azhari, M. and Mirghaderi, R. (2011) Design of Steel Structures. Volume 4, Seismic Design Issues (in Persian).
  23. AIK (2009) Korean Building Code. Architectural Institute of Korea Seoul.
  24. Liao, F., Wang, M., Tu, L., Wang, J., and Lu, L. (2019) Micromechanical fracture model parameter influencing factor study of structural steels and welding materials. Construction and Building Materials, 215, 898-917.
  25. El-Tawil, S., Mikesell, T., Vidarsson, E., and Kunnath, S. (1998) Strength and Ductility of FR Welded-Bolted Connections. SAC Report, 98-01.
  26. Federal Emergency Management Agency (2000) Recommended Seismic Evaluation and Upgrade Criteria for Existing Welded Steel Moment-Frame Buildings. FEMA.
  27. Chen, C.C., Lin, C.C., and Tsai, C.L. (2004) Evaluation of reinforced connections between steel beams and box columns. Engineering Structures, 26(13), 1889-1904.
  28. Erfani, S., Asnafi, A.A., and Goudarzi, A. (2016) Connection of I-beam to box-column by a short stub beam. Journal of Constructional Steel Research, 127, 136-150.
  29. Wang, M., Shi, Y., Wang, Y., and Shi, G. (2013) Numerical study on seismic behaviors of steel frame end-plate connections. Journal of Constructional Steel Research,90, 140-152.

 

  • تاریخ دریافت 12 آذر 1398
  • تاریخ بازنگری 30 اردیبهشت 1399
  • تاریخ پذیرش 14 تیر 1399