فهرست مطالب یوسف حسین زاده
-
عملکرد اهرمی در اتصالات پیچی تیر به ستون، با افزایش نیروی پیچ به مقداری بیشتر از مقاومت طرح آن، می تواند باعث خرابی ترد اتصال شود. در روش مرسوم طراحی، نیروی اهرمی پیچ با استفاده از مدل های تحلیلی تعیین می شود. مدل های تحلیلی موجود، بر اساس تحقیقات روی اتصالات پیچی با قطعات T شکل نورد شده ایجاد شده اند. در اتصالات گیردار پیچی با ورق انتهایی، قطعه T با جوش نفوذی ورق های فولادی ایجاد می شود. در این تحقیق مدلی تحلیلی برای تعیین نیروی اهرمی در اجزای T شکل ساخته شده از ورق فولادی پیشنهاد شده است. به این منظور با ساخت و انجام آزمایش بر روی نمونه های اتصالات با اجزای T ساخته شده از ورق با مودهای گسیختگی شکل پذیر، رابطه نیرو- جابجایی، توزیع کرنش و ظرفیت اتصالات تعیین شد. با ایجاد مدل اجزای محدود اتصالات مورد بررسی و اعتبارسنجی آن با استفاده از داده های تجربی پژوهش، مطالعه پارامتریک برای ارزیابی تاثیر مشخصات هندسی و مکانیکی اتصال در مقدار و موقعیت برآیند نیروی اهرمی، خروج از مرکزیت نیروی پیچ و موقعیت مفصل های پلاستیک انجام گرفت. رابطه ای برای تعیین موقعیت برآیند نیروی اهرمی تعیین شد. نشان داده شد که مفصل پلاستیک در فاصله حدود 10 میلی متر از محل اتصال جان به بال T، شکل می گیرد. همچنین با تعیین مقدار میانگین برای خروج از مرکزیت نیروی پیچ، کاهش ظرفیت اسمی پیچ در حدود 35 درصد به دست آمد. با این داده ها، مدل تحلیلی ساده شده برای پیش بینی ظرفیت اتصال با فرض موقعیت تعیین شده برای نیروی پیچ، نیروی اهرمی و مفصل پلاستیک، ایجاد شد. با استفاده از این مدل، مقدار نیروی اهرمی و ظرفیت اتصال پیچی تعیین گردید. نتایج بررسی نشان داد که با استفاده از مدل پیشنهادی، علاوه بر ساده نمودن فرآیند طراحی، به طور میانگین 10.6 درصد بهبود در دقت روش تعیین ظرفیت اتصال پیچی حاصل می شود.
کلید واژگان: اتصالات پیچی, نیروی اهرمی, مکانیزم خرابی, مدل اجزای محدود, مدل تحلیلی, قطعات T شکل ساخته شده از ورق}Prying action in bolted beam-to-column connections may cause brittle failure due to increasing the bolt force to a value greater than its design strength. In the most common design methods, the prying force is generally determined using analytical models. Existing analytical models are based on the research for the bolted connections with rolled T-stubs. In the end plate connections, the T-stub is fabricated by the complete joint penetration welding of steel plates. In this research, an analytical model is proposed for determining the prying force in built-up T-stubs. For this purpose, three specimens were tested under monotonic loading to determine the load-displacement relationship and the load-carrying capacity of T-stubs. An advanced non-linear finite element model was established to evaluate the load-carrying capacity of the bolted T-stubs, and it was validated using the experimental data. A parametric study was performed to evaluate the effects of geometric and mechanical properties of the connections on the magnitude and location of the prying force resultant, the eccentricity of the bolt force, and the location of plastic hinges. Consequently, a formula was proposed to determine the location of the prying force resultant. It was shown that a plastic hinge is formed at a distance of about 10 mm from the T-stub web. Also, it was shown that the eccentricity of the bolt force reduces the nominal capacity of the bolt by about 35%. With these data, a simplified analytical model was developed to predict the T-stub load-carrying capacity assuming the location determined for the bolt force, prying force, and plastic hinge. The magnitude of prying force and T-stub load-carrying capacity were determined using the proposed model. The results showed that by using the proposed model, an average of 10.6% improvement in the accuracy of the bolted T-stub load-carrying capacity determination is achieved.
Keywords: Bolted connections, Prying Force, Failure mechanism, Finite element model, Analytical model, Built-up T-stub} -
شکل پذیری به عنوان یکی از مفاهیم اصلی در طرح خمیری و لرزه یی سازه ها مطرح است. شکل پذیری در طراحی عموما با ظرفیت چرخشی عضو اندازه گیری می شود. در صورت طرح صحیح اتصال و تامین فشردگی لرزه یی جان و بال مقطع تیر، خرابی های رخداده ناشی از وقوع کمانش خمیری درون صفحه یا برون صفحه خواهد بود. در نوشتار حاضر، ظرفیت دورانی اتصال های خمشی تیر به ستون با مقاطع فشرده ی لرزه یی غیرمنشوری در جان با بهره گیری از تیوری خطوط تسلیم و استفاده از اصول تحلیل خمیری صلب ناشی از بارگذاری چرخه یی و کمینه سازی انرژی پتانسیل محاسبه شده است. سپس شکل پذیری به دست آمده از روش مذکور با محاسبات عددی ناشی از تحلیل المان محدود مقایسه و درنهایت با ساخت یک نمونه ی آزمایشگاهی، مکانیسم خرابی رخداده با مکانیسم های به دست آمده از تحلیل خمیری مقایسه شده است. نتایج حاصل، نشان از تطابق مناسب شکل پذیری محاسبه شده با استفاده از سه روش ذکر شده و تامین الزام های آیین نامه یی در استفاده از اتصال های مذکور در قاب های خمشی ویژه دارد.
کلید واژگان: تیر با مقاطع غیرمنشوری, شکل پذیری, رفتار چرخه یی, تئوری خطوط تسلیم, تحلیل اجزاء محدود}Ductility is proposed as one of the primary concepts for the structures' plastic and seismic design. Ductility is generally measured in designing with the member's capacity of rotation. In case of a correct designing of the connections and supply of seismic compression to a cross-section of the beam's web and flange, the failures will stem from the occurrence of in- or out-plane plastic buckling. The present study calculates the rotation capacity of the beam-to-column momentonnections with tapered beams compressible seismic cross-sections in the web through the use of yield lines theory and the principles of analyzing rigid plasticity originating from the cyclic loading and potential energy minimization. Then, the ductility obtained from the method described above will be compared with the numerical calculations resulting from the finite element analysis. In the end, a laboratory sample will be made for comparing the occurred failure mechanism with the mechanisms obtained from plasticity analysis. The obtained results are indicative of the appropriate match between the ductility rates calculated through the three aforementioned methods as well as meeting of the guidelines' requirements for the use of the aforesaid connections in special moment frames.
Keywords: Tapered Beams, Ductility, Cyclic Testing, Yields Lines, Finite Element Analysis} -
دیوار برشی فولادی غیرمتصل به ستون های کناری به همراه مهاربندهای کششی (سیستم S W-T B) گونه ی خاصی از دیوارهای برشی است که در مقایسه با نوع سنتی دیوار برشی، عملکرد بسیار مناسبی دارد. استفاده از سیستم مذکور، موجب کاهش نیروهای وارده به ستون های اطراف دیوار برشی (ستون های فرعی) و نیز کاهش نیروهای وارده به ستون های کناری (اصلی) می شود. در نوشتار حاضر، کاربرد دیوارهای مذکور در مقاوم سازی سازه ها بررسی شده است. برای این منظور، مدل اجزاء محدود یک نمونه دیوار برشی S W-T B، در نرم افزار آباکوس ایجاد و نتایج تحلیل آن با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. پس از اطمینان از صحت مدل ایجادشده، مدل اجزاء محدود قاب خمشی فولادی مقاوم سازی شده با روش S W-T B ساخته و نتایج تحلیل اجزاء محدود مدل مذکور، با نتایج سه روش مقاوم سازی دیگر مقایسه شده است. نتایج تحلیل اجزاء محدود نشان می دهد که استفاده از سیستم S W-T B، باعث افزایش مقاومت جانبی سازه به اندازه ی 50٪ با شکل پذیری مناسب می شود و نیاز به تقویت ستون های کناری و پی سازه، محدود خواهد بود.
کلید واژگان: دیوارهای برشی فولادی, قاب های خمشی فولادی, دیوار برشی غیرمتصل به ستون, رفتار غیرخطی استاتیکی, مهاربند کششی}A rehabilitation technique that utilizes a thin steel plateas a supplemental shear wall system for steel momentframes is described. In the proposed system, the plateand surrounding boundary elements are installed in themiddle of the bay, separate from existing columns (SW-TB =Steel Plate Shear Wall with Tension-Bracing). Thisgeometry intends to reduce the forces transferred to theexisting columns. In this paper, the behavior of steel mo-ment frames using the proposed system is investigated.Among the methods of retro tting of the steel frames,application of steel bracing system has been studied bysome researchers. The results of these studies show thatretro tting of steel frames by adding braces has dis-advantages such as increasing axial forces in adjacentcolumns, brittle behavior in the frame joints, bucklingthe bracing member, and creating a permanent deforma-tion on the frame. In order to remove these disadvan-tage researches such as the use of non-compression brace,buckling-restrained braces, dissipative bracing systems, displacement-restraint bracing and thin in ll panels areexamined. Steel plate shear wall systems have attractedmore attention in the past few years as one of the majorlateral-load resisting system in steel buildings. In thiscontext, many investigations have been conducted in dif-ferent countries. In this study, to eliminate the above-mentioned disadvantages, a SW-TB system is used toretro tting of a steel frame. Recent researches indicatethat this type of shear walls has a very good perfor-mance in comparison to its traditional form (i.e., SSW=Steel Plate Shear Wall). For this purpose, the Finite-Element Model (FE) of steel frame retro tted with steelshear walls and tension-bracing has been made. Theobtained results of this model are compared with Lab-oratory data. The comparison shows that the nite-element model produces similar results to those of theproposed method in the laboratory. After the experi-mental validation, this method is compared with threeother methods. The FE analysis results show that usingthis method causes the lateral resistance of the structureto increase as much as 50 percent with good ductility,and the need to enhance the lateral columns and foun-dations will be limited.
Keywords: Steel Moment Frames, Steel Shear Walls, Steel Plate Shear Wall With Tension Bracing, Tension Bracing, Retrofitting Of Steel Moment Frames} -
تشخیص عیوب سازه ای بر این اساس است که پاسخ دینامیکی سازه در اثر خرابی تغییر خواهد کرد. به این ترتیب امکان تعیین محل و شدت آسیب به کمک بررسی تغییر پاسخ سازه، قبل و بعد از ایجاد خرابی فراهم می شود. در این تحقیق سیستم ژنتیک فازی برای پایش سلامت سازه پل بکار گرفته شده است. هدف کلیدی از بکارگیری الگوریتم ژنتیک، طراحی سیستم فازی خودکار می باشد. از این روش برای تشخیص خرابی یک پل تک دهانه راه آهن با تیرهای فولادی و یک پل بتنی استفاده شده است. برای مطالعه تشخیص خرابی، مدل های عددی این دو پل به وسیله مشخصات دینامیکی اندازه گیری شده آن ها ساخته شده است. برای ارزیابی کارایی سیستم ژنتیک فازی در تشخیص خرابی و تاثیر شیوه مدل سازی، از دو مدل اجزای محدود سه بعدی و مدل دو بعدی ساده شده تیر استفاده شده است. بعد از انجام تحلیل برای کنترل عدم قطعیت ها، به فرکانس های اندازه گیری شده مقادیری نویز اضافه شده و اثر آن در موفقیت روش شناسایی بررسی شده است. بررسی های این تحقیق نشان می دهد که فرکانس طبیعی دارای حساسیت مناسب نسبت به اعمال سناریوهای خرابی مختلف در سازه می باشد. علاوه بر این فرکانس طبیعی در مقایسه با سایر پارامترهای مودال، حساسیت کمتری نسبت به خطای نامطمئنی دارد. افزایش تعداد مودهای اندازه گیری شده و بکارگیری مودهای پیچشی، موجب تشخیص دقیق خرابی حتی در سازه های متقارن خواهد شد.کلید واژگان: تشخیص خرابی, سیستم ژنتیک فازی, پایش سلامت سازه پل, عدم قطعیت, فرکانس}Structural damage detection is based on that the dynamic response of structure will change because of damage. Hence, it is possible to estimate the location and severity of damage leads to changes in the dynamic response before and after the damage. In this study, the genetic fuzzy system has been used for bridge structural health monitoring. A key objective of using genetic algorithms is to automate the design of fuzzy systems. This method is used for damage detection of a single span railway bridge with steel girders and a concrete bridge. For studying damage detection, the numerical models of these two bridges are built with the measured dynamic characteristics. A three-dimensional finite element model and a single two-dimensional girders model of the bridge have been constructed to study usefulness of the genetic fuzzy system for damage detection and the effectiveness of modeling. After analysis to control the uncertainties, the measured frequencies are contaminated with some noise and the effect of that on the achievement of damage detection method is evaluated. The present study has shown that the natural frequency has appropriate sensitivity to different damage scenarios in the structure. In addition, the natural frequency in comparison with other modal parameters, is less affected by random noise. Increasing the number of measurement modes and using torsional modes, will lead to an accurate damage diagnosis even in symmetrical structures.Keywords: Damage detection, Genetic Fuzzy system, Bridge structural health monitoring, uncertainty, frequency}
-
قاب های خمشی فولادی با شکل پذیری مناسب و جذب انرژی بالا، تغییرمکان های جانبی زیاد در برابر نیروهای زلزله دارند. در این نوشتار، امکان استفاده از مهاربند کابلی برای کنترل تغییرمکان جانبی و افزایش مقاومت قاب های خمشی، ضمن حفظ شکل پذیری آنها بررسی شده است. با انجام آزمایش و تحلیل اجزاء محدود نمونه ی قاب خمشی، قاب خمشی مقاوم سازی شده با مهاربند کابلی واگرا و قاب خمشی با مهاربند کابلی ضربدری، نیروی محوری ستون ها و رفتار چرخه یی برش پایه جابجایی قاب ها بررسی شده است. همچنین در قاب مهارشده با مهاربند کابلی واگرا، تاثیر موقعیت اتصال کابل به تیر در شکل پذیری و مقاومت قاب مورد توجه قرار گرفته است. بررسی ها نشان داده است که مهاربند کابلی واگرا با افزایش مقاومت و سختی جانبی قاب خمشی فولادی، کاهش قابل توجهی در شکل پذیری قاب ایجاد نمی کند و رفتار مناسبی نسبت به مهاربند کابلی ضربدری دارد و نیز افزایش نیروی محوری ستون ها در قاب خمشی با مهاربند واگرا به اندازه ی قابل توجهی کمتر از قاب با بادبند ضربدری است.
کلید واژگان: قاب خمشی فولادی, مقاوم سازی, مهاربند کابلی واگرا, مهاربند کابلی ضربدری, برش پایه, بارهای چرخه یی}Steel moment frames have both suitable ductility and high ability to absorb earthquake energy. However, due to insufficient lateral stiffness, under high lateral forces, they undergo large displacements. In this paper, the possibility of using cable bracing to control lateral displacement and to strengthen steel moment frames were studied, including the desire to retain their ductility. In this research, some experimental tests were carried out and several finite element analyses were undertaken for the steel moment frame; retrofitted moment frames with X, and eccentric cable bracing. Frame displacement, base shear hysteresis behavior and column axial forces were also investigated. First, the behavior of the steel moment frame and the moment frame retrofitted by eccentric cable bracing under static loads, was investigated experimentally. Then, the moment frame finite element model was prepared using ABAQUS software, and the results were verified by experimental data. Three models were created, one for the moment frame, one for the moment frame retrofitted by X, and the last for eccentric cable bracing. In these models, the force-displacement hysteresis behavior and frame column axial forces under cyclic loading were determined and compared with each other. Next, ten models were prepared for the moment resisting frame; the moment frame retrofitted with the eccentric and concentric cable bracings. For these frames, the influence of the cable bracing connection to the steel beam situation on frame ductility and its strength was studied. It was observed that the eccentric bracing cables, by maintaining steel moment ductility, created strength, while it was increasing lateral stiffness. It was realized that they had suitable behavior compared with X-bracing cables and, by retrofitting moment frames with eccentric cable bracing, the increasing rate of column axial force was much less than in those retrofitted by X-bracing cables. It means that by using eccentric cable bracing to retrofit steel moment frames, there is little need to retrofit boundary members, such as columns, column bases and foundations.
Keywords: Steel Moment Frame, Retrofitting, Eccentric Cable Bracing, Concentric Cable Bracing, Base Shear, Cyclic Loading} -
عملکرد اتصالات در یک سازه فولادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و عدم دقت در طراحی و اجرای اتصالات در سازه های فولادی نه تنها موجب خرابی در خود اتصال می شود بلکه اثرات ویران کننده ای نیز بر اعضای سازه و در نتیجه کل سازه خواهد داشت. بنابراین درک صحیح از رفتار اتصال برای طراحی ایمن و اقتصادی آن ضروری است. در این مقاله رفتار استاتیکی و لرزه ای وصله پیشنهادی آیین نامه ایران بررسی و با رفتار وصله های متعارف مقایسه می شود. با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود رفتار استاتیکی و چرخه ای سه نوع وصله اتکایی، پوششی با ورق پرکننده و پوششی با تبدیل مقطع مورد بررسی قرار گرفته و مکانیزم خرابی، پایداری و نحوه گسیختگی اتصالات بررسی می شود. نتایج تحقیق نشان می دهد وصله ستون پیشنهادی مبحث دهم، بیشترین تمرکز تنش را در قسمت ورق های تبدیل داشته و مقاومت کمتری نسبت به ستون وصله شده با ورق پرکننده و ورق پوششی دارد. مکانیزم خرابی غالب در ستون های مورد بررسی، کمانش موضعی در قسمت ورق های تبدیل و یا سایر قسمت های ستون می باشد.
کلید واژگان: ستون فولادی, وصله ستون, مدل اجزاء محدود, کمانش موضعی, ظرفیت محوری ستون}The performance of connections has a significant importance in a steel structure. Designing and executing of connections without adequate accuracy can cause failure not only on the connection but even on the connection members. As a result this may have destructive effects on the whole structure. So an accurate perception of connection behavior is necessary for a safe and economical design. In this paper, static and seismic behavior of recommended splice Iran National Code is examined and contrast with behavior common splices. With finite element software, static and seismic behavior three types of splices including bearing, covering with filler plate and covering with section transfer and the collapse performance, the way of connection fracture, cyclic and static resistance of connected column are considered in this paper. The results of investigation show that recommended column splice mentioned in the 10th, has the most Focus stress of transfer part and low resistance than spliced column with filler plate and covering plate. The collapse performance of examined columns is of local buckling in transfer plate or other part of columns.Keywords: Steel column, Column splice, Finite element model, Local buckling, Axial capacity of column} -
در طراحی قاب های فولادی با مقاطع متغیر، تحلیل سازه با فرض ابعاد اولیه برای اعضا انجام شده و پس از تحلیل با توجه به توزیع نیروهای داخلی، مقاومت و پایداری اجزای سازه، طرح اولیه اصلاح می شود. آزمون و خطا به صورت تحلیل مجدد قاب با ابعاد اصلاح شده و اصلاح دوباره ابعاد پس از تحلیل، تا یکسان شدن مقاطع طرح شده با مقاطع به کار رفته در تحلیل تکرار می شود. تعداد زیاد متغیرهای آزمون و خطا یعنی ابعاد مقاطع متغیر و طول ماهیچه اعضا، سبب می شود که در مواردی پس از صرف زمان قابل توجه، طرح نهایی به جوابی غیر از اقتصادی ترین جواب برسد. در این مقاله از الگوریتم های ژنتیک و میکروژنتیک برای رسیدن به طرح بهینه و اقتصادی قاب های فولادی با مقاطع متغیر استفاده شده است. نرم افزاری برای تحلیل خطی، طراحی و بهینه سازی قاب های فولادی با مقاطع متغیر و با استفاده از الگوریتم های ژنتیک و میکروژنتیک تهیه شده است. وزن سازه به عنوان تابع هدف و نسبت تغییرمکان نسبی طبقات، تنش اعضا و اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی، به عنوان قیدهای طراحی در نظر گرفته شده اند. به کمک روش پیشنهادی، ابعاد بهینه اعضای قاب فولادی با مقاطع متغیر و طول بهینه ماهیچه قسمت های متغیر تعیین می شود. همچنین مزایای الگوریتم میکروژنتیک نسبت به الگوریتم ژنتیک و تاثیر نخبه گرائی الگوریتم ها در رسیدن به جواب بهینه بررسی شده است.
کلید واژگان: قاب فولادی با مقاطع متغیر, اعضای غیرمنشوری, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک, الگوریتم میکروژنتیک}1.IntroductionThe steel frames with variable cross sections in large span bridges and industrial buildings are preferred due to economic considerations. In these frames, the distribution of internal forces depends on the assumed initial dimensions for cross sections of members. Based on the determined internal forces from initial structural analysis, ratio of the demand to capacity and the allowable story drift, section dimensions of the members are corrected. New analysis and design of the frame is performed with the dimensions for cross sections of members. Analysis and design are iterated until designed and assumed cross sections become the same. The aim of the trial and error method in assuming the initial dimensions, analyzing and designing of the structure is a safe structure design with minimum structural weight. Therefore, final plan is prepared after numerous iterations. The plan may be resulted in non- optimized design in some cases because of the large number of design restraints and variables, complicated distribution of internal forces and initial assumption. Therefore, it is necessary to devise an optimization method for designing such frames. In the current study, the genetic and micro-genetic algorithms were used to find an optimized design with minimum weight of steel frames having variable cross sections members. The aim of these optimization methods was selection of the proper cross sections to obtain a safe design with considering the strength and serviceability criteria of building specifications. The studied frames have been built from the welded variable cross section beams with compact web and flange components. 2.MethodologyA software in Fortran language was prepared for linear analysis, optimization and design of steel moment frames with non-prismatic members by use of genetic and micro-genetic algorithms. This software is capable to use all of the genetic and micro-genetic algorithms parameters. Also, it can consider any type of loading and boundary conditions. The structure weight is regarded as the objective function and the ratio of the story drift, axial force; bending moment and member stress are the restraints. The optimum dimensions of the member sections and the haunch length of the members with variable cross sections were determined using the suggested method. Therefore, the optimum design with minimum weight was obtained by eliminating the long steps of the trial and error method for searching the optimum sections of the structures with variable cross sections. The advantages and disadvantages of both algorithms were compared together with the obtained optimum designs and the effect of elitism to reach an optimum was examined. 3.Results And DiscussionThe genetic and micro-genetic algorithms were converged to identical designs after 100 and 95 generations in the frame under-study (Fig. 1), respectively. As shown in Fig. 2, the convergence rate in micro-genetic algorithm is higher than genetic one. The differences between minimum and maximum weights in genetic and micro- genetic algorithms were 7.35% and 5.27%, respectively. The use of genetic and micro-genetic algorithms with elitisms option led to decreased weight of the optimized frame.4.ConclusionsAs two efficient search methods, the genetic and micro-genetic algorithms are used for finding optimum design of steel moment frames with non-prismatic members. The results showed that the micro-genetic algorithm is preferred to genetic algorithm to find optimum design of steel frames with non-prismatic members. It has high convergence rate. This algorithm needs less population for obtaining an optimized design compared with the normal genetic algorithm. The number of required iteration steps in micro-genetic algorithm is less than the other algorithm.A Software in Fortran language was prepared using genetic and micro-genetic algorithm for optimum design of steel frames with variable cross sections. In this software, the linear elastic analysis of the structure is performed by stiffness method. In the optimization process, the stress constraints are considered in the frame members to account interaction between axial forces and bending moments. In this procedure, the weight of structure is the objective function and the story drift, stress and the interaction between the axial force and bending moment are the constraints. The optimum cross sections and the length of the haunch of members with variable cross section were determined using the suggested method.The elitism application effect was investigated in the algorithms. The elite-oriented approach resulted in the improvement of the genetic and micro-genetic algorithm functions. The we of the elitism option in both algorithms led to the increased efficiency of the algorithms and decreased weight of the optimized frame. In these kinds of algorithms, regarding the decreased number of the new members, the convergence rate increases.Keywords: Steel frames with Non, prismatic members, Non, prismatic sections, Optimization, Micro, genetic algorithm, Genetic algorithm} -
در این نوشتار، رفتار قاب های خمشی فولادی مقاوم سازی شده با مهاربند بررسی شده است. مهاربندهای ضربدری با نیمرخ نبشی، مهاربند ضربدری با کابل و مهاربند با دو کابل عبورداده شده از یک غلاف فولادی استوانه یی در محل برخورد کابل ها، که سه نوع مهاربندی موردبررسی برای مقاوم سازی قاب های خمشی فولادی را تشکیل می دهند. مدل های المان محدود فقط با قاب خمشی و سه قاب خمشی مقاوم شده ایجاد شده است. تحلیل غیرخطی قاب ها تحت اثر بارگذاری چرخه یی با دامنه های افزایش یابنده انجام شده است. مقایسه ی نتایج تحلیل المان محدود با داده های آزمایشگاهی، دقت مناسب مدل های المان محدود را نشان می دهد. با تعیین برش پایه، نیروهای محوری ایجادشده در ستون ها، رفتار چرخه یی نیروی جابجایی و مکانیزم خرابی قاب ها، مزایا و معایب هر کدام از شیوه های مقاوم سازی بررسی شده است. نتایج نشان داده است که استفاده از نیمرخ نبشی و کابل برای مقاوم سازی قاب، سختی اولیه و بار نهایی قاب را درمقایسه با قاب خمشی به صورت قابل توجهی افزایش و شکل پذیری آن را کاهش می دهد. در این روش به دلیل افزایش قابل توجه نیروی محوری ستون ها، نیاز به تقویت ستون ها و پی بیشتر است. در قاب با مهاربند کابلی غلافدار، سختی اولیه با قاب خمشی یکسان بوده و قاب رفتار شکل پذیر از خود نشان داده است. در این حالت افزایش نیروی محوری ستون درمقایسه با سایر روش های بادبندی کمتر بوده و تقویت لازم ستون ها و پی کمتر از سایر روش های مقاوم سازی است.
کلید واژگان: قاب خمشی فولادی, مهاربند کابلی, رفتار غیرخطی, بارگذاری چرخه یی, برش پایه}I n t h i s p a p e r, t h e b e h a v i o r o f f l e x u r a l s t e e l f r a m e s u s i n g c a b l e b r a c i n g i s i n v e s t i g a t e d. X b r a c i n g w i t h a n g l e p r o f i l e s, X b r a c i n g w i t h a c a b l e, a n d b r a c i n g w i t h t w o c a b l e s p a s s i n g c y l i n d r i c a l s t e e l s h e a t h s a t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e c a b l e s, a r e t h e t h r e e t y p e s o f r e t r o f i t t i n g o f f l e x u r a l s t e e l f r a m e s s t u d i e d i n t h i s p a p e r. T h e f i n i t e e l e m e n t m o d e l o f a s t e e l f r a m e, w i t h a n d w i t h o u t t h e t h r e e t y p e s o f r e t r o f i t t i n g h a s b e e n m a d e. N o n-l i n e a r a n a l y s i s o f f r a m e s u n d e r c y c l i c l o a d i n g w i t h i n c r e a s i n g o s c i l l a t i o n s h a s b e e n u n d e r t a k e n. C o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s f r o m t h e f i n i t e e l e m e n t m o d e l w i t h e x p e r i m e n t a l d a t a s h o w s t h a t t h e f i n i t e e l e m e n t m o d e l h a s a c c e p t a b l e a c c u r a c y. B y d e t e r m i n i n g s h e a r b a s e, t h e a x i a l f o r c e o f c o l u m n s, a n d t h e c y c l i c b e h a v i o r o f f o r c e-d i s p l a c e m e n t, t h e f a i l u r e m e c h a n i s m o f f r a m e s a n d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f e a c h t y p e o f r e t r o f i t t i n g h a v e b e e n i n v e s t i g a t e d. A c c o r d i n g t o r e s u l t s, u s i n g t h e C o r n e r s t o n e p r o f i l e f o r r e t r o f i t t i n g s t e e l f l e x u r a l f r a m e s i n c r e a s e s r e m a r k a b l y t h e i n i t i a l s t i f f n e s s a n d u l t i m a t e l o a d o f t h e f r a m e c o m p a r e d t o f l e x u r a l f r a m e a n d r e d u c e s u l t i m a t e d i s p l a c e m e n t. R e d u c t i o n i n p l a s t i c i t y a n d f r a m e e n e r g y a b s o r p t i o n c a p a c i t y s h o w s t h e u n a c c e p t a b i l i t y o f t h i s t y p e o f r e t r o f i t t i n g, f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f p l a s t i c i t y a n d e n e r g y d e p r e c i a t i o n c a p a c i t y. I n t h e f r a m e s r e t r o f i t t e d b y a c o r n e r s t o n e, b e c a u s e o f t h e b r a c i n g f u n c t i o n a n d a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e i n t h e a x i a l f o r c e o f c o l u m n s, t h e n e e d t o r e i n f o r c e t h e c o l u m n s a n d f o u n d a t i o n i s g r e a t e r. D u e t o b u c k l i n g o f t h e c o m p r e s s i v e m e m b e r i n t h i s t y p e o f r e t r o f i t, p e r m a n e n t d e f o r m a t i o n o c c u r s i n t h e f r a m e. I n r e t r o f i t t e d f r a m e u s i n g c r o s s c a b l e s, c a b l e s f r o m t h e e a r l y s t a g e s o f l o a d i n g b e g i n t o p u l l, w h i c h i n c r e a s e s t h e f r a m e's i n i t i a l s t i f f n e s s c o m p a r e d t o t h e s t i f f n e s s o f f l e x u r a l f r a m e s. I n t h i s c a s e, u l t i m a t e l o a d i n c r e a s e s a n d f a i l u r e d i s p l a c e m e n t r e d u c e s. I n t h i s f r a m e, t h e c a b l e b r a c e c o n v e r t s f r a m e b e h a v i o r f r o m d u c t i l e t o b r i t t l e. B e i n g n a r r o w a n d u n s t a b l e i n h y s t e r e s i s c y c l e s s h o w s t h e m e a g e r c a p a c i t y o f t h i s f r a m e t o r e s i s t l a t e r a l f o r c e s. I n t h i s m e t h o d o f r e t r o f i t t i n g, t h e r e q u i r e d r e i n f o r c e m e n t o f c o l u m n s a n d f o u n d a t i o n i s c o n s i d e r a b l e. T h e i n i t i a l s t i f f n e s s o f t h e f r a m e w i t h a c a b l e b r a c e w i t h s h e a t h a n d t h e f l e x u r a l f r a m e i s t h e s a m e. U p t o t h e f i x e d a m o u n t o f d i s p l a c e m e n t a n d t h e b r a c e b e i n g s t r a i g h t, t h e c a b l e i s i n e f f e c t i v e i n f l e x u r a l f r a m e b e h a v i o r, a n d, a f t e r t h a t, i f l a t e r a l f o r c e s i n v a d e l a t e r a l f o r c e s, t h e b r a c e c o n t r i b u t e s w i t h a d e l a y i n f r a m e b e h a v i o r. B y a d d i n g t h e b r a c e t o t h e s e f r a m e s w h i l e m a i n t a i n i n g t h e p l a s t i c i t y o f t h e f r a m e, i t s r e s i s t a n c e w i l l i n c r e a s e. I n t h i s c a s e, t h e i n c r e a s e i n t h e a x i a l f o r c e o f t h e c o l u m n i s l e s s t h a n o t h e r m e t h o d s o f b r a c i n g, a n d t h e e x i s t i n g p o s s i b l e o v e r l o a d i n c o l u m n s a n d f o u n d a t i o n c a n b e r e s p o n s i v e t o t h e i n c r e a s e i n a x i a l f o r c e i n c o l u m n s, o r, i f r e t r o f i t t i n g i s n e e d e d, t h e a m o u n t o f r e i n f o r c e m e n t i s s l i g h t.
Keywords: Exural Steel Frame, Cable Bracing, Nonlinear Behavior, Cyclic Loading, Base Shear} -
در این نوشتار، با اصلاح روش تحلیل و طراحی اتصالات پیچی نیمه گیردار با ورق انتهایی، روشی دقیق برای طراحی این نوع از اتصالات با فلسفه ی طراحی مقاومت مجاز)A S D(ارائه شده است. مدل های اجزای محدود اتصالات پیچی با ورق انتهایی در هندسه های مختلف ایجاد، دقت آن ها با نتایج آزمایشگاهی ارزیابی، و به اثر اهرمی شدن ورق اتصال در این مدل ها توجه شده است. برای محاسبه ی سختی، تغییرشکل ورق اتصال و نحوه ی توزیع فشار تماسی بین صفحه یی حاصل از پدیده ی اهرمی شدن، از مدل های گسیختگی اتصال T در ترازهای مختلف ورق استفاده شده است و با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل پارامتریک اتصالات مفصلی، نیمه گیردار، و T، روشی بهینه برای محاسبه ی نیروهای اهرمی شدن ارائه و سپس روشی بهبودیافته برای طراحی اتصالات نیمه گیردار با درنظرگرفتن آثار نیروهای اهرمی شدن پیشنهاد شده است. ارزیابی دقت روش پیشنهادی در مقایسه با رفتار واقعی اتصال و روش های متداولطراحی، کارایی و دقت مناسب این روش را برای طراحی اتصالات پیچی نیمه گیردار ارائه شده نشان می دهد.
کلید واژگان: اتصال نیمه گیردار پیچی با ورق انتهایی, مدل اجزای محدود, پدیده ی اهرمی شدن, روش های تحلیل و طراحی اتصالات, مدل های گسیختگی, مکانیزم شکست}In this study, the behavior of endplate connections with various rigidities has been investigated. After creating the finite element models, the model accuracy is evaluated using the experimental results. The maximum error of the finite element models generated is estimated to be around 8 percent. Through parametric analysis of semi-rigid connections, an important factor influencing the behavior of the connections is detected. The prying action is one of the most significant parameters in connection behavior; lack of attention to this phenomenon in the design phase will cause errors in calculation.
To calculate the prying action force in T-connections, two experimental methods exist. The computational method of Smith and AISC, the amount of computational error in the Smith method is 80 to 160 percent depending on the rigidity of the endplate connections. In the second method, AISC, in connection with semi-rigid endplate, the error is estimated to be about 40 percent.
To understand how to set the AISC formulation, models of the T-Connection with variable endplate thickness are made, and a parametric analysis was performed. The failure mechanism of these connections is shown that in connections with flexible endplates, much of the prying action force is created. In connections with very rigid plates, the effect of prying action forces can be neglected.
By comparing the stress distribution in flexible, rigid, and T-connections, the geometric coefficient of 3-row bolted endplate connections is considered 1.25 and in 2-row bolted 0.5. The maximum error of calculating the prying action force is about 5%. Using the improved method, in semi-rigid connections, the need to calculate the prying action and no need to calculate it is characterized. Having the exact amount of prying action forces, an improved design method has been authorized based on the philosophy and methods of allowed stress. In this method, a 22 percent reduction in design error has beenKeywords: Action Phenomena, Connection Analyses, Design Methods, Failure Models, Collapse Mechanisms} -
در این مقاله، تاثیر سخت کننده ها در رفتار استاتیکی اتصالات نیمه گیردار پیچی تیر به ستون در اسکلتهای فولادی بررسی شده است. مدلهای اجزای محدود اتصالات نیمه گیردار پیچی تقویت شده ایجاد و با استفاده از نتایج تجربی صحت مدل اجزای محدود کنترل شده است. در مدل اجزای محدود، رفتار غیرخطی مصالح، غیرخطی هندسی و همچنین رفتار غیرخطی تماس ورق اتصال و بال ستون مورد توجه قرار گرفته است.سپس با تحلیل پارامتریک اتصالات با استفاده از نرم افزار اجزای محدود ABAQUS اثر پارامترهای مختلف در توزیع تنش کششی در ترازهای مختلف پیچ، سختی دورانی و مقاومت خمشی اتصال مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه استفاده از سخت کننده های جان ستون و ورق انتهایی میتواند رفتار اتصال را تحت تاثیر قرار داده و مقاومت خمشی و سختی دورانی آن را تغییر دهد، در نظر گرفتن اثر سخت کننده ها در رفتار خمشی اتصال در مرحله طراحی ضروری به نظر میرسد.
کلید واژگان: اتصالات با ورق انتهایی, تحلیل اجزای محدود, توزیع تنشکششی, قاب فولادی, منحنی لنگر, دوران, مسئله تماس}In this paper, the effect of stiffeners on static behavior of semi rigid beam to column bolted connections in steel frames was investigated. Also, finite element models of semi rigid stiffened bolted connections were made and compared with experimental results. In the analytical models, the material and end plate-column flange contact nonlinearities and geometrical discontinuities were taken into account. The results of parametric analyses by using ABAQUS were presented and the effect of various parameters on tension force distribution in bolt row, rotational stiffness and flexural durability were investigated. Due to the effects on flexural durability, rotational stiffness and connection behavior, it is necessary to consider the effects of panel zone and end plate stiffeners in design method.Keywords: end, plate connection, finite element analysis, tension stress distribution, steel frame, moment rotation curve, contact problem} -
در این مقاله با اصلاح روش تحلیل و طراحی اتصالات پیچی مفصلی با ورق انتهایی، روشی دقیق برای طراحی این نوع از اتصالات با فلسفه های طراحی حالات حدی (LRFD) و مقاومت مجاز (ASD) ارائه شده است. مدلهای المان محدود اتصالات پیچی مفصلی با ورق انتهایی در چند هندسه مختلف ایجاد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. اثر اهرمی شدن ورق در این مدلها مورد توجه قرار گرفته است و از مدلهای گسیختگی اتصال T جهت مقایسه سختی، تغییر شکل ورق اتصال و نحوه توزیع فشار تماسی بین صفحه ای حاصل از پدیده اهرمی شدن، استفاده شده است. با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل پارامتریک اتصالات مفصلی و T، روشی اصلاح شده برای محاسبه نیروهای اهرمی شدن ارائه و سپس روشی بهبود یافته برای طراحی اتصالات پیچی مفصلی با در نظر گرفتن اثرات نیروهای اهرمی شدن پیشنهاد شده است. ارزیابی دقت روش پیشنهادی در مقایسه با رفتار واقعی اتصال و روش های متداول طراحی، کارایی و دقت مناسب این روش را جهت طراحی اتصالات پیچی نشان می دهد.
کلید واژگان: اتصال مفصلی پیچی با ورق انتهایی, مدل المان محدود, پدیده اهرمی شدن, مدلهای گسیختگی}This paper presents improving analyses and designs method of end plate bolted simple connections, which is an exact way for designing this type of connections with load and resistance factor design (LRFD) and allowed stress design (ASD) method. Besides, finite element models of end plate bolted simple connections in various geometry is made and compared with experimental results. Prying action effect in these models is regarded and failure models are used to computation stiffness. Also, deformation and distribution of surface press which result from prying action phenomena is used. With using the result from parametric analyses, an improved method is presented to computation prying action. Then, an improved method is proposed to design bolted simple connections in regard with prying action effect. Accuracy assessment of proposed method, will display efficiency and favor accuracy in designing bolted connections.Keywords: End Plate Bolted Simple Connections, Finite Element Model, Prying Action Phenomena, Failure Model}
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.