جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "cyclic loading" در نشریات گروه "عمران"
تکرار جستجوی کلیدواژه «cyclic loading» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
مهاربندی فولادی به عنوان یکی از موثرترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی شناخته شده است و استفاده از آن جهت ارتقاء ظرفیت تحمل تغییر شکل جانبی قاب های بتن مسلح موجود، موضوع مطالعات متعددی بوده است. در این مطالعه، عملکرد لرزه ای مهاربندی فولادی درون صفحه هم مرکز به منظور مقاوم سازی سازه های بتن مسلح موجود به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. یک قاب بتن مسلح مقیاس شده به روش اجزای محدود توسط مهاربندی ضربدری ساده مدلسازی گردید. در مقاوم سازی سازه های آسیب دیده باید به استمرار سرویس دهی از سازه در سازه های با درجه اهمیت بالا توجه کرد. علاوه بر این اجرای مهاربندی درون صفحه باعث تخریب اجزای میانقابی شده و می تواند از نقش موثر اجزای میانقابی در باربری لرزه ای قاب های بتن مسلح بکاهد. با توجه به نکات ذکر شده، جهت استمرار سرویس دهی از سازه حین عملیات مقاوم سازی و کاهش عملیات تخریب در اجزای میانقابی می توان عضو تقویتی را به صورت خارجی به قاب آسیب دیده متصل کرد. لذا در این مطالعه جهت تحقق اهداف ذکر شده اجرای مهاربندی فولادی به صورت خارج از صفحه نیز با استفاده از روش عددی مورد بررسی قرار گرفته و امکان سنجی شد. این امر درک بهتر عملکرد قاب های تقویت شده با مهاربندی های فولادی درون صفحه و خارج از صفحه و ارزیابی روش پیشنهادی را امکان پذیر می سازد. نتایج این مطالعه نشان داد پس از مقاوم سازی با مهاربند هیچگونه گسیختگی موضعی در اثر اعمال بار جانبی در محل مفاصل پلاستیک قاب ها ایجاد نشد. مقدار مقاومت حداکثر قاب بتن مسلح در یک جابه جایی مشخص پس از مقاوم سازی به نسبت 5.2 برابر نمونه اولیه خود افزایش یافت و نسبت به مهاربندی درون صفحه تمرکز تنش کمتری را در المان های مرزی نتیجه داد.
کلید واژگان: مقاوم سازی, قاب بتن مسلح مهاربندی فولادی, مهاربندی خارج از صفحه, بارگذاری چرخه ایSteel bracing is known as one of the most effective systems resistant to lateral loads, and its use has been the subject of numerous studies to improve the lateral deformation tolerance of existing reinforced concrete frames. In this study, the seismic performance of steel bracing in the concentric plane in order to strengthen the existing reinforced concrete structures has been numerically investigated. A scaled reinforced concrete frame was modeled by finite element method by simple cross bracing. In the retrofitting of damaged reinforced concrete structures, attention should be paid to the continuity of service of the structure in structures of high importance. The important point in buildings of special importance such as hospitals and government buildings is that in such buildings the maintenance of the structure must be maintained at all hours. In addition, the implementation of in-plane bracing causes the destruction of intermediate frame components and can reduce the effective role of intermediate frame components in the seismic load of reinforced concrete frames. The interaction between the frame and the frame in seismic loading is an important issue that has been extensively focused on by various researches. Another important point is to pay attention to architectural issues and match the retrofit method with the aesthetic aspects of the structure. If there is an opening in the damaged frame, using the internal reinforcement method may cause problems in the opening space in the desired frame. According to the mentioned points, in order to continue the service of the structure during the retrofit operation and to reduce the destruction operation in the intermediate frame components, the reinforcement member can be externally connected to the damaged frame. Therefore, in this study, in order to achieve the mentioned goals, the implementation of steel bracing outside the plane was also investigated using the numerical method and its Possibility was verified. The studied sample was subjected to lateral load by displacement control method by ABAQUS software and analyzed by quasi-static method. This enables a better understanding of the performance of frames strengthened with in-plane and out-of-plane steel braces and the evaluation of the proposed method. In this study, the models were examined in terms of deformation and cracking characteristics, hysteresis, lateral stiffness reduction and energy absorption capability.The results of this study showed that after strengthening with braces, there was no local rupture due to the application of lateral load in the place of the plastic joints of the frames. As a result of the application of lateral load, the normal moment frame specimen showed a more fragile hysteretic behavior. The maximum resistance value of the reinforced concrete frame in a certain displacement after strengthening increased to 2.5 times of its original sample and resulted in less stress concentration in the boundary elements compared to in-plane bracing. The amount of hardness created in the sample increased to 1.35 times of the original sample and the amount of energy absorption increased to 2.25 times of the original sample. The results obtained in hysteresis, stiffness reduction and energy absorption sections indicate the effective performance of the proposed method in strengthening damaged reinforced concrete structures.
Keywords: Strengthening, Reinforced Concrete Frame, Steel Bracing, Off-Grade Bracing, Cyclic Loading -
در این تحقیق، نتایج آزمایشگاهی رفتار سیستم دیوار برشی همبسته مرکزگرا که در آن از میراگرهای تسلیمی پره مثلثی در ناحیه اتصال تیر به دیوار استفاده شده است، به کمک نرم افزار OpenSees تحلیل و صحت سنجی می شود. به منظور جلوگیری از خرابی احتمالی تیر و همچنین حفظ قابلبت مرکزگرایی سیستم و به حداقل رساندن تغییرشکل پسماند سازه تحت بار لرزه-ای، به ترتیب از تیر فولادی و کابل های پس کشیدگی در ساخت زیرسازه ها استفاده شده است. برای انجام کار آزمایشگاهی، سه زیرسازه از سیستم دیوار همبسته مرکزگرا ساخته و تحت بارگذاری چرخه ای شبه استاتیکی قرار گرفت. نمونه های مورد بررسی شامل یک زیرسازه فاقد ادوات استهلاک انرژی و دو زیرسازه مجهز به میراگرهای پره مثلثی در ناحیه اتصال تیر به دیوار بود. زیرسازه ها با استفاده از نرم افزار OpenSees مدلسازی شدند و نتایج حاصل انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی نشان دادند. در نمونه های دارای میراگر، اثر ضخامت پره های مثلثی شکل میراگر به علاوه اثر تنش اولیه ی کابل های پس کشیدگی مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه های آزمایشگاهی و تحلیلی زیرسازه ها نشان داد که به کارگیری میراگرهای تسلیمی پره مثلثی در محل اتصال تیر به دیوار منجر به افزایش 71% تا 96% در ظرفیت باربری سیستم و افزایش قابل توجه در ظرفیت استهلاک انرژی نمونه ها شده است و در عین حال قابلیت مرکزگرایی سیستم حفظ شده است. با افزایش ضخامت پره های میراگرها از 12 به 15 میلی متر، ظرفیت باربری حدود 15% افزایش یافت با این حال تغییرشکل پسماند بیشتری در زیرسازه مشاهده شد.
کلید واژگان: دیوار همبسته, مرکزگرایی, کابل های پس کشیدگی, تغییرشکل ماندگار, میراگر تسلیمی پره مثلثی, بارگذاری چرخه ایIn this research, he experimental findings of the behavior of self-centered coupled shear wall system, in which TADAS metal dampers are used at the beam-to-wall connection area, are evaluated and confirmed using OpenSees software. In order to prevent the possible failure of the beam, as well as to maintain the self-centering capability of the system and to minimize the residual deformation of the structure under seismic load, steel beams and PT strands have been used in the construction of subassemblies. To carry out the laboratory work, three subassemblies were made of the self-centered coupled wall system and subjected to quasi-static cyclic loading. The investigated samples included a subassembly without energy dissipation devices and two subassemblies equipped with TADAS dampers at the beam-to-wall connection area. The subassemblies were modeled using OpenSees software and the results showed a good agreement with the laboratory results. In the samples with TADAS dampers, the effect of the thickness of the triangular plates of the damper, as well as the effect of the initial tension of the pullback strands was investigated. The experimental and analytical studies of the subassemblies showed that the use of TADAS dampers at the region where the beam and wall are connected, while significantly reducing permanent deformations, led to an increase of 71% to 96% in the carrying capacity of the system and a significant increase in the energy dissipation capacity. Also, by increasing the thickness of the damper blades from 12 to 15 mm, the loading capacity increased by about 15%, while less residual deformation was observed in the subassemblies.
Keywords: Coupling Wall, Self-Centering, PT Strands, Residual Drift, TADAS Damper, Cyclic Loading -
The hybrid moment-resisting frames, comprising Reinforced Concrete columns and Steel beams (RCS), have attracted attention due to potential cost savings and enhanced structural characteristics. The ASCE Task Committee on Design Criteria for Composite Structures issued early guidelines for RCS joint design, primarily applicable to low seismicity regions. Subsequent research has demonstrated the reliable ductile performance of Composite RCS systems, making them attractive for high seismic areas. Following this, an updated Pre-Standard for the Design of RCS connections was introduced, serving as the latest ASCE guideline for designing RCS joints. This paper investigates the cyclic performance of different RCS joint details, focusing on the influence of design requirements on connection behavior. Four specimens are selected for investigation, with two conforming to the early ASCE guideline and two to the updated ASCE guideline. The early ASCE guideline-conforming specimens closely resemble the updated ones, with the distinction that a doubler plate is attached to their beam web. A detailed finite element model, validated against experimental data, is employed to analyze the specimens. The results indicate better connection performance when adhering to the early ASCE guideline requirements compared to the updated ASCE guideline. The incorporation of a 6 mm thick doubler plate, along with four triangular stiffeners, significantly enhances connection performance, including increased initial strength, reduced strength degradation, and improved energy dissipation capacity. These modifications contribute minimally to the overall building cost while yielding a substantial 25.5% increase in connection energy dissipation capacity and a 40% reduction in strength deterioration during cyclic loading.
Keywords: Composite Structures, RCS Connections, Finite Element Analysis, Cyclic Loading, Seismic Behavior -
دیوار برشی، یکی از مهم ترین سیستم های مقاوم در برابر بارهای جانبی در ساختمان است؛ که علاوه بر کنترل تغییرمکان جانبی سازه و مقابله با نیروی جانبی، سختی سازه را به صورت چشمگیری افزایش می دهد. هدف از انجام نوشتار حاضر، بررسی رفتار غیرخطی دیوار برشی فولادی مرکب (کامپوزیت) نیمه مقید در لبه ها تحت بارگذاری یکنوا و چرخه ای دور و نزدیک گسل است. در نوشتار حاضر، پس از راستی آزمایی، نخست دیوار برشی فولادی نیمه مقید برای انتخاب اعضاء مرزی و انتخاب دهانه ی بحرانی در نرم افزار E T A B S مدل سازی و تحلیل شده است. سپس مدل مبنا، دیوار برشی نیمه مقید فولادی به دیوار برشی نیمه مقید مرکب تبدیل و در نهایت در نرم افزار آباکوس مدل سازی و بررسی شده است. از جمله متغیرهای بررسی شده، کاهش ضخامت روکش بتنی در دو طرف ورق فولادی دیوار، استفاده از روکش بتنی در یک طرف ورق فولادی دیوار و افزایش ضخامت ورق فولادی دیوار هستند. نتایج نشان داد که اضافه شدن بتن به مدل S S S W(تبدیل مدل به S S C S W) سختی اولیه ی درون صفحه را 350\٪ افزایش داده است. همچنین زمانی که بتن به مدل S S S W اضافه شد، شکل پذیری در دو حالت دور و نزدیک گسل، 150\٪ افزایش پیدا کرد و مقایسه ی مقاومت نهایی)قله ی نمودار چرخه ای(نیز نشان داد که فارغ از نوع الگوی بارگذاری چرخه ای، مقدار محاسبه شده برای مدل S S C S W، 28\٪ بیشتر از مدل S S S W بوده است.کلید واژگان: بارگذاری چرخه ای, آباکوس, دیوار برشی فولادی مرکب نیمه مقید در لبه ها, ظرفیت باربری, تحلیل غیرخطیThe shear wall is one of the most important systems to resist lateral loads in the building. In addition to controlling the lateral displacement of the structure and dealing with the lateral force, this system significantly increases the stiffness of the structure. The purpose of this article is to investigate the nonlinear behavior of semi-supported steel composite shear walls at the edges under monotonic and cyclic loading near- and far-fault. In this article, after verification, firstly, the semi-supported steel shear wall is modeled and analyzed using ETABS software to select the boundary members and the critical opening. Then, the base model of the semi-supported steel shear wall is converted to a semi-supported composite shear wall, and finally, it is modeled and checked using ABAQUS software. Among the investigated variables are reducing the thickness of the concrete coating on both sides of the steel plate of the wall, using concrete coating on one side of the steel plate of the wall, and increasing the thickness of the steel plate of the wall. The results showed that the addition of concrete to the SSSW model (converting the model to SSCSW) increases the initial in-plane hardness by 350%. Also, when concrete was added to the SSSW model, the ductility increased by 150% in two states near and far from the fault. Comparing the ultimate strength (peak of the cyclic diagram) also showed that regardless of the type of cyclic loading pattern, the calculated value for SSCSW is 28% higher than SSSW.Keywords: Cyclic Loading, Abaqus, Semi-Supported Steel Composite Shear Wall At The Edges, Bearing Capacity, Nonlinear Analysis
-
از معایب اتصالات کاهش یافته در بال، احتمال وقوع پدیده کمانش جانبی-پیچشی در تیر است. یک روش موثر در جلوگیری از بروز این پدیده، کاهش مقطع جان به جای کاهش مقطع بال تیر است که ضمن مرتفع نمودن معایب اتصال کاهش یافته در بال، رفتار بهتر و شکل پذیری بیشتری را فراهم می کند. هدف تحقیق حاضر، بررسی تاثیر استفاده از روش کاهش مقطع تیر با تعبیه شیارهای طولی و عرضی بر رفتار قاب های خمشی فولادی با اتصالات پیچی می باشد. نمونه های مورد مطالعه عبارتند از: قاب با تیر با مقطع کامل، و قاب های با تیر با مقطع کاهش یافته به روش های: برش شعاعی در بال، شیار طولی در بال، شیار عرضی در بال، شیار طولی در جان، شیار عمودی در جان، شیار ترکیبی در جان و شیار صلیبی در جان. این قاب های یک طبقه-یک دهانه، به روش اجزاء محدود با اجزای پوسته چهار گرهی S4R و جامد هشت گرهی C3D8R در نرم افزار ABAQUS با فرض رفتار غیرخطی تحلیل شده اند. بارگذاری چرخه-ای شبه-استاتیکی، طبق پروتکل کنترل دسترسی الحاقی، به قاب ها اعمال شد. نتایج تحقیق نشان می دهد ایجاد تیر با مقطع کاهش-یافته می تواند سبب انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به فاصله مناسب در محل مقطع کاهش یافته شود. همچنین، بیشترین اندیس شکست در قاب با تیر با مقطع کامل رخ داده و کمترین اندیس مربوط به قاب با شیار طولی در جان تیر است. اندیس بزرگ احتمال وقوع پارگی در تغییرمکان های نسبی پایین را افزایش می دهد. نتایج منحنی چرخه ای قاب ها نشان می دهد قاب با شیار طولی در بال تیر و قاب با شیار عرضی در بال تیر در گام نهایی بارگذاری، یعنی در دو چرخه ی آخر با بیشترین زاویه دوران، دچار تنزل مقاومت می-شوند. همچنین، قاب با شیار طولی در جان تیر با 8/31 درصد ظرفیت باربری بیشتر و 9/30 درصد استهلاک انرژی بیشتر در مقایسه با سایر قاب های با تیر با مقطع کاهش یافته عملکرد بهتری دارد.
کلید واژگان: قاب خمشی پیچی, تیر مقطع کاهش یافته, بارگذاری چرخه ای, اجزاء محدود غیرخطی, شکل پذیریThe lateral-torsional buckling of beam is a disadvantage for connections with reduced beam section (RBS). One effective method for preventing such buckling is to reduce web section (RWS) instead of flange. This, not only eliminates the disadvantage of RBS, but also, provides better behavior and more ductility. This paper investigates the effect of longitudinal and transverse web/flange slits on the behavior of bolted steel moment frames. The investigated frames include: frame with full beam section and frames with beams reduced by: radial cut in flange, longitudinal slits in flange, transverse slits in flange, longitudinal slits in web, transverse slits in web, mixed web slits, and, cruciform web slits. These one-story one-bay frames are analyzed using nonlinear finite-elements method with shell elements of type S4R and solid elements of type C3D8R in ABAQUS. The quasi-static cyclic loading according to Supplemental Access Control protocol is applied to the frames. The results show that by using RWS beams, the location of plastic hinge can move from column face to an appropriate distance at the reduction region. According to the results, the maximum rupture index (RI) occurs in frame with full (not reduced) section; while, the minimum RI belongs to RWS frame with longitudinal web slits. The larger the RI, the greater is the probability of rupture at low drifts. The hysteresis curves of frames show that the strength of frames with longitudinal or transverse flange slits decreases at final step of loading, i.e. at the last two cycles with greatest rotation angles. The frame with longitudinal web slits with 31.8% more load-carrying capacity and 30.9% more energy dissipation, shows better performance compared to the other RWS or RBS frames.
Keywords: Bolted Moment Frame, Reduced Beam Section, Cyclic Loading, Nonlinear Finite-Elements, Ductility -
رفتار چرخه ای دیوارهای برشی فولادی موضوع بسیاری از مطالعات تجربی و عددی در سال های گذشته بوده که بیشتر بر بارگذاری یک جهته تمرکز داشته است. باید توجه داشت هر گاه احتمال خسارت قابل توجهی همراه با اعمال بار دو طرفه وجود داشته باشد، بارگذاری می بایست به صورت رفت و برگشتی و دو طرفه انجام شود. پژوهش حاضر با هدف بررسی عملکرد لرزه ای دیوار برشی فولادی L شکل، تحت بارگذاری چرخه ای یک جهته و دوجهته انجام شده است. بر این اساس پیکربندی L شکل دیوار برشی فولادی برای شبیه سازی بهتر پاسخ واقعی این سیستم تحت بار دوجهته اتخاذ گردید. قبل از ایجاد نمونه های مورد مطالعه درنرم افزار اجزای محدود آباکوس ، عملیات صحت سنجی انجام شد که در نهایت تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی مشاهده گردید. در ادامه مجموعا "14مدل عددی"، تحت دو الگوی بارگذاری چرخه ای یک جهته و دوجهته، با در نظر گرفتن متغیرهایی نظیر تغییر در ضخامت ورق جان، تغییر در مقطع المانهای مرزی عمودی، استفاده از فولاد پرمقاومت در المانهای مرزی، استفاده از اتصالات ساده مفصلی و مقطع کاهش یافته، ایجاد و مورد تحلیل استاتیکی غیرخطی قرار گرفت. به منظور اعمال بار یک جهته از دستورالعمل بارگذاری ATC-24 و جهت بارگذاری دوجهته از آیین نامهFEMA 461 استفاده گردید و پارامترهای لرزه ای مورد ارزیابی قرارگرفت نتایج حاصل از تحلیل غیرخطی نشان داد نمونه های اجزای محدود تحت الگوی بار دوجهته، افزایش مقاومتی حدود40 درصد و سختی حدود 20 درصد نسبت به میانگین نتایج نمونه های تحت بارگذاری یک جهته داشته اما اتلاف انرژی حدود 70 درصد کمتر از نمونه با بارگذاری یک جهته بدست آمد.
کلید واژگان: بارگذاری یک حهته, بارگذاری دوجهته, دیوار برشی فولادی L شکل, تحلیل استاتیکی غیرخطی, بارگذاری چرخه ایThe cyclic behavior of steel shear walls has been the subject of numerous experimental and numerical investigations in recent years, most of which have focused on unidirectional loading. It should be noted When significant damage associated with bidirectional loading is anticipated, the test should be conducted under bidirectional deformation reversals. The present study was conducted with the aim of investigating the seismic performance of L-shaped steel shear wall under unidirectional and bidirectional cyclic loading. Accordingly, the L-shaped configuration was adopted to better simulate the real response of this system under bidirectional loading. Before creating the studied models in ABAQUS finite element software, verification was done. Then 14 numerical models, under two unidirectional and bidirectional cyclic loading patterns, considering variables such as plate thickness change, vertical boundary elements cross-section change, the use of high-strength steel in the boundary elements, use of simple connections and reduction of cross-section in elements It was created and subjected to nonlinear static analysis. ATC-24 code was used to apply unidirectional loading and FEMA 461 was used for bidirectional loading, and seismic parameters were evaluated. The results show that the finite element models under the bidirectional loading pattern had an increase in resistance of about 40% and hardness of about 20% compared to the average results of the models under unidirectional loading, but the dissipated energy was almost 70% lower than the model under unidirectional loading.
Keywords: Unidirectional Loading, Bidirectional Loading, L-Shaped Steel Plate Shear Wall, Nonlinear Static Analysis, Cyclic Loading -
تاکنون ثابت شده که سازه های بتنی از مقاومت مناسبی در برابر نیروهای وارده برخوردار هستند اما ممکن است میلگرد مدفون در بتن بدلیل خطاهای اجرایی یا محاسباتی دچار زوال و شکست زودهنگام گردد. بنابراین لازم است تا برای تقویت ساختمان های بتنی اقدامات بعد از ساخت انجام شود. امروزه مرسوم است که با استفاده از کاشت میلگرد کامپوزیت در بتن (روش NSM)، میزان ظرفیت و دوام ستون را افزایش دهند. لذا بررسی اثر تقویت همزمان ورق و میلگرد کامپوزیت و بهینه یابی روش نصب آن بر روی ستون های بتنی دارای اهمیت می باشد. در این تحقیق تعداد 12 ستون بتنی بوسیله میلگرد و ورق کامپوزیت با تعداد و حالت های مختلف تقویت شدند که طی سه گروه مجزا تحلیل و نتایج آن ها با هم مقایسه گردید. مدل اولیه مطابق با مقاله مرجع به روش اجزا محدود در نرم افزار آباکوس راستی آزمایی گردید. سپس این مدل با تعداد مختلف میلگردهای GFRP به روش NSM و شیوه های نصب مختلف با ورق FRP تقویت شدند. در این تحقیق پارامترهای مهم مقاوم سازی مانند میزان ظرفیت باربری و دوام لرزه ای، میزان استهلاک انرژی، نسبت شکل پذیری، میزان سختی، ضریب رفتار، بررسی آسیب های پلاستیک و شاخص اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که بطور میانگین استفاده از روش NSM به همراه دورپیچ ورق FRP می تواند تا 30% دوام لرزه ای ستون را افزایش دهد. همچنین استفاده از 8 میلگرد NSM دوام لرزه ای ستون را بطور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد اما باعث ترد شدن رفتار ستون خواهد شد.
کلید واژگان: مقاوم سازی ستون, بارگذاری چرخه ای, مصالح کامپوزیت, میلگرد NSM, ورق FRPSo far, it has been proven that concrete structures have good resistance against incoming forces, but the rebar inside the concrete may be damaged and fail prematurely due to execution or calculation errors. Therefore, it is necessary to take measures after construction to strengthen concrete buildings. It is customary to increase the capacity and durability of the column by planting composite rebar in concrete (NSM method). Therefore, it is important to investigate the effect of simultaneous reinforcement of composite sheet and rebar and to optimize its installation method on concrete columns. In this research, 12 concrete columns were strengthened by rebars and composite sheets with different numbers and modes of installation, which were analyzed in three separate groups and their results were compared. The initial model was adjusted according to the reference article using the finite element method in Abaqus software. Then this model was reinforced with GFRP rebars by NSM method and enclosure with FRP sheet. In this research, the important parameters of retrofitting such as load capacity and seismic durability, energy consumption rate, ductility ratio, hardness reduction rate, behavior coefficient, failure analysis and economic index were investigated. The results of this research showed that, on average, using the NSM method along with the FRP sheet wrap can increase the seismic durability of the column by 30%. Also, the use of 8 NSM rebars significantly increases the seismic durability of the column, but it will cause the behavior of the column to become brittle and cause unexpected and sudden fractures.
Keywords: Reinforcement Of The Column, Cyclic Loading, Composite Materials, NSM Rebar, FRP Sheet -
اتصالات تیر به ستون در سازه های بتن آرمه نقشی اساسی در رفتار کلی سازه ایفا می کنند. بنابراین نیاز به مقاوم سازی اتصالاتی که در طول زمان تحت بارگذاری های مختلف دچار آسیب شده اند و یا تنها بر اساس بارهای ثقلی طراحی شده اند، ضروری به نظر می رسد. امروزه تقویت برشی اتصالات با پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP) مورد توجه محققین قرار گرفته است. از آنجا که نیروی برشی وارد شده به اتصال توسط مکانیزم خرپای تشکیل شده توسط میلگردهای افقی و قائم و همچنین نیروی فشاری بتن منتقل می شود، قبل از تقویت توسط مصالح FRP بتن اتصال نقش اصلی را در ظرفیت برشی ایفا می کند. در این مطالعه 7 نمونه ی اتصال خارجی بتن آرمه در مقیاس 3/2 و در دو گروه مقاومتی بتن 30 و 42 مگاپاسکال طراحی و ساخته شد. در این اتصالات ضوابط لرزه ای در نظر گرفته نشد. دو نمونه تا تغییرمکان نسبی 5/1 و دو نمونه ی دیگر تا تغییرمکان نسبی 3 درصد خسارت و سپس با مصالح FRP به روش نصب در نزدیک سطح (NSM) تقویت شدند. از سه نمونه ی دیگر، یکی با و دو نمونه بدون در نظر گرفتن ضوابط لرزه ای به عنوان نمونه های کنترل در دو سطح مقاومتی بتن، تنها تحت بارگذاری چرخه ای قرار گرفتند. هدف از در نظر گرفتن دو سطح مقاومت بتن متفاوت، بررسی تاثیر افزایش مقاومت بتن در محدوده ی نرمال مهندسی بر عملکرد اتصال مقاوم سازی شده به روش NSM بود. مطابق با یافته های این پژوهش، نمونه های تقویت شده ی خسارت دیده با مقاومت فشاری بتن 42 مگاپاسکال توانستند ظرفیت باربری اتصال را تا 12 درصد نسبت به نمونه ی کنترل لرزه ای با مقاومت فشاری بتن 30 مگاپاسکال افزایش دهند. همچنین افزایش در مقاومت بتن به اندازه ی 12 مگاپاسکال، سبب افزایش 20، 40 و 65 درصدی به ترتیب در ظرفیت باربری، سختی و توانایی اتلاف انرژی نمونه های تقویت شده به روش NSM شد.کلید واژگان: اتصال تیر به ستون بتن آرمه, روش NSM, مقاومت فشاری بتن, بارگذاری چرخه ای, شاخص خسارتBeam-to-column joints in reinforced concrete structures play an essential role in the overall behavior of the structure. Therefore, it seems necessary to strengthen joints that have been damaged over time under various loads or designed only based on gravity loads. Nowadays, shear retrofitting of joints with fiber-reinforced-polymers (FRP) has attracted the attention of researchers. Since the shear force applied to the joint is transferred by the truss mechanism formed by horizontal and vertical bars and also the compressive strength of the concrete, so the concrete of the joint plays the main role in the shear capacity before retrofitting by FRP materials. In this study, 7 reinforced concrete external joint specimens were designed and constructed on a scale of 2/3 and in two concrete compressive strength groups of 30 and 42 MPa. Seismic criteria were not considered in these joints. Two specimens were damaged up to 1.5% drift and the other two specimens up to 3% drift, and then retrofitted with FRP materials by Near Surface Mounted (NSM) method. Of the other three specimens, one with and two without considering seismic criteria as control specimens were subjected to cyclic loading at two levels of concrete strength. The purpose of considering two different levels of concrete strength was to investigate the effect of increasing concrete strength within the normal range of engineering on the performance of the NSM-retrofitted joint. As the results show, damaged retrofitted specimens with concrete compressive strength of 42 MPa were able to increase the bearing capacity of the joint by 12% compared to the seismic control specimen with concrete compressive strength of 30 MPa. Also, the increase in concrete strength by 12 MPa caused a 20, 40, and 65 percent increase in the bearing capacity, hardness, and energy dissipation ability of the NSM retrofitted specimens, respectively.Keywords: Reinforced concrete beam to column joint, NSM method, concrete compressive strength, cyclic loading, Damage index
-
در قاب های خمشی بدلیل تشکیل مفاصل پلاستیک در تیرها، تعمیر سازه ها پس از وقوع زلزله نیازمند صرف هزینه های گزاف و زمان زیادی خواهد بود و در برخی موارد نیاز است تا سازه تخریب گردد. در این راستا اتصالاتی تحت عنوان اتصالات با قابلیت تعویض پذیری مطرح گردیدند. در این مطالعه به بررسی آزمایشگاهی 4 نمونه با مقیاس کامل از یک اتصال گیردار با قابلیت تعویض پذیری تحت بارگذاری چرخه ای پرداخته شده است. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان داد که در اتصال پیشنهادی مفصل پلاستیک در ورق های فیوز تشکیل شده و قابلیت تعویض پذیری برای آن وجود داشته است. با این وجود کمانش زود هنگام ورق های فیوز بال تیر موجب از دست رفتن 22 درصد از ظرفیت خمشی طراحی فیوز شده است. از طرفی سختی اتصال با تعویض ورق های فیوز با کاهش 8/61 درصدی همراه بوده است. همچنین نتایج نشان داد با فراتر رفتن از حد در نظر گرفته شده در آیین نامه های طراحی، تعویض پذیری اتصال امکان پذیر بوده و عملکرد آن بهبود یافته است.کلید واژگان: اتصالات گیردار, قابلیت تعویض پذیری, فیوز, بارگذاری چرخه ای, اتصالات از پیش تایید شدهAfter the Northridge earthquake, a set of prequalified connections were introduced by international design codes. Thease connections include reduced beam secrion (RBS) moment connection, bolted unstiffended and stiffended extended end-plate moment connection, bolted flange plate (BFP) moment connection, welded unreinforced flange-welded web (WUF-W) moment connection, kaiser bolted bracket (KBB) moment connection, conxtech conxl moment connection, sideplate moment connection, simpson strong tie strong frame moment connection, double tee moment connection, slottedweb (SW) moment connection. After ensuring the seismic performance of this set during earthquakes, concerns surfaced that forming plastic hinges in beam elements would result in either making repairs impossible or incredibly expensive in the event of a moderate or severe earthquake. Hence, a type of replaceable connections was introduced wherein plastic hinges would be placed in pre-determined elements. Their intuitive replaceability feature would make repairs and reutilization of the structure a much easier task. In this study, the experimental investigations of 4 full-scale samples of a replaceable rigid connection under cyclic loading were carried out. The results of the experiments demonstrated that in the proposed connection, the plastic hinge is formed in the fuse element while the beam and the column maintain their elasticity, allowing the connection to be replaced. Also, taking into account the early buckling of the fuse plates installed on the beam flanges, the moment capacity of the connection is decreased by 22 percent compared to the moment capacity of the fuse. According to the results obtained from the backbone diagrams, stiffness of the connection after replacing the fuse plates in P12 and P15 samples has decreased by 8.61% and 6.14%, respectively; this could be due to slight changes on the holes on the beam web and flanges as well as changes in the pre-tensioning forces of the bolts. Investigations have revealed that, the 20% increase in the moment capacity of the fuse (using 15 mm-steel plates instead of 12 mm in the fuse plates of the beam flanges) has increased the cumulative energy dissipation of the connection by 12%.Keywords: Rigid connections, replaceability, fuse, Cyclic Loading, prequalified connections
-
در سازه های فولادی اتصالات نقش مهمی را در رفتار سازه دارند. در این مقاله با استفاده از مدلسازی عددی با نرم افزار اجزای محدود آباکوس سعی شده است که چند مدل مختلف از اتصال تیر به ستون فولادی مدلسازی و مورد بررسی قرار گیرد. این مقاله بر روی اثر نوع اتصال تیر به ستون با دو نوع اتصال سپری و نبشی بررسی شده است. از این رو 20 مدل با شرایط متفاوت ضخامت متفاوت و نوع متفاوت سخت کننده و همچنین 6 مدل با ستون پر شده از بتن مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. جهت مدلسازی از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده است. کلیه مدل ها در این نرم افزار مدلسازی شده است. برای بارگذاری از بار سیکلی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که مدل با سخت کننده سپری دارای ظرفیت بالاتری بوده است و نسبت به سخت کننده نبشی از 12 تا 28 درصد ظرفیت خمشی بالاتری در اتصال داشته است. با افزایش ضخامت نبشی و یا سپری اتصال تیر به ستون تا حدود 12 تا 25 درصد ظرفیت افزایش داشته است، در ضخامت 18 میلیمتر ظرفیت لنگر به میزان 12 درصد افزایش و در ضخامت 20 میلیمتر به میزان 25 درصد افزایش مشاهده شده است. مدل ستون پر شده با بتن نسبت به مدل مشابه بدون بتن نزدیک 15 تا 25 درصد اختلاف دارند و مدل ستون پر شده با بتن از ظرفیت باربری بیشتری برخوردار است.کلید واژگان: سپری, نبشی, اتصال, سخت کننده, بارگذاری سیکلیIn steel structures, joints play an important role in the behavior of the structure. In this paper, using numerical modeling with Abacus finite element software, several different models of connection to steel columns, modeling and placement cases have been taken. This paper investigates the effect of beam-to-column connection with two types of t-bar and corner joints. Therefore, 20 models with different conditions of different thickness and different types of hardeners, as well as 6 models with columns have been studied. Abacus finite element software has been used for modeling. All models are modeled in this software. Used to load cyclic loads.The results show that the model with t-bar hardener has a higher and has 12 to 28% higher bending capacity in the joint than the corner hardener. With increasing the thickness of the corner or spray, the connection of the beam to the column has increased to about 12 to 25% of the capacity, in the thickness of 18 mm, the anchor capacity has increased by 12% and in the thickness of 20 mm, it has increased by 25%. Is. The model of columns with concrete is about 15 to 25% different from the similar model without concrete, and the model of columns with concrete has more bearing capacity.Keywords: t-bar, angle, Connection, hardener, Cyclic loading
-
میراگرهای اصطکاکی پیش ساخته به سرعت در حال گسترش هستند تا بتوانند مقاومت سیستم های سازه ای را در مقابل زلزله افزایش دهند و انرژی های ایجاد شده از زلزله در سازه را مستهلک کنند. در این مقاله یک نوع میراگر اصطکاکی جدید به نام میراگر اصطکاکی سیلندری تخت با استفاده از لنت ترمز در قاب مهاربند قطری طراحی گردیده است که عملکرد و مقاومت لرزه ای این سیستم و همچنین میزان اتلاف انرژی مورد بررسی قرارگرفته است. عملکرد میراگر توسط بار لغزش متفاوت در سطوح اصطکاکی متفاوت را نشان می دهد. هندسه خاص و ابعاد میراگر، ضخامت لنت ترمز، تعداد پیچ ها، شماره پیچ، قطر کابل ها، نیروی کابل، نیروی لغزش، محل قرارگیری میراگر از جمله متغیرهای مورد بررسی در این مقاله هستند. عملکرد لرزه ای قاب مورد نظر توسط 80 مدل مختلف که هر مدل از میراگر با ضخامت های لنت ترمز 2.5 و 5 میلیمتر و نحوه قرارگیری متغیرهای تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. مدلهای بهینه مورد نظر در نرم افزار آباکوس مدل سازی و تحت تحلیل و طراحی قرار گرفت. هدف این سیستم کاهش جابه جایی نسبی افقی قاب و بالا بردن میزان جذب انرژی است. نتایج نشان می دهد که سایش سطوح اصطکاکی صفحات فولادی و لنت ترمز با توجه به تغییرمکان ها و میرایی کابل ها بسیار بالا می باشد و با استهلاک انرژی و جذب آن توسط میراگر در بارگذاری های چرخه ای به وجود آمده، کنترل جابه جایی به راحتی صورت می گیرد همچنین پاسخ لرزه ای سازه ها از نظر جابه جایی قاب و میراگر، نیروهای برش پایه، جذب انرژی را نشان می دهد. مطالعه عددی میراگر مورد نظر به عنوان یک عضو مستقل مقاوم در برابر لرزه در سازه های حیاتی در زلزله های متوسط و قوی را تایید می کند.
کلید واژگان: میراگر اصطکاکی سیلندری تخت, لنت ترمز, کابل فولادی, اتصالات پیچی, قاب مهاربند قطری, بارگذاری چرخه ایNowadays, according to the performance of prefabricated friction dampers, which are expanding rapidly, they can increase the resistance of structural systems against earthquakes and depreciate the energies created by earthquakes in the structure. To control the vibrations of the structure at one level, it is very important to use passive control systems. But in the design at different levels, they cannot depreciate the incoming energy from the earthquake. Friction dampers focus on displacement variable and are mostly used in steel structures.The friction damper works according to the rules of a Coulomb damper or a friction brake that converts kinetic energy into heat through friction. In this article, a new type of friction damper called a flat cylindrical friction damper has been designed using brake pads in the diagonal brace, and the performance and seismic resistance of this system as well as the amount of energy loss have been investigated. The configuration of the damper is designed in such a way that grooved bolt connections and twin steel cables of different sizes and thicknesses are used.And the way the internal and external components are placed in the damper is such that innovation in tension and pressure has been created.Also, the movement of the cylindrical element in the damper has increased the amount of friction due to the presence of two types of brake pads with friction coefficients of 0.11 and 0.16 and bolt connections. It shows the performance of the damper by different sliding force at different friction levels. Geometric dimensions, thickness of brake pad, number of bolts, size of bolts, diameter of cables, sliding force, location of damper are among the variables investigated in this article. The role of brake pads, steel cables and bolt connections is very important and economically very affordable. The seismic performance of the intended frame has been investigated by 80 different modeling of the damper and the placement of the research variables. The desired optimal models were modeled in Abaqus software and analyzed and designed. The aim of this system is to reduce the relative horizontal displacement of floors and increase the amount of energy absorption. The increase in the axial force created in multiple loading cycles has always caused damage to the damper components and frames. In this article, it has been tried to use a special multi-level geometry that, in addition to reducing the axial force created in the damper, reduces the relative displacement of the frame, damages in the elements and increases the ductility.The results show that the friction surfaces of steel plates and brake pads is very high due to the displacement and damping of the cables And with the consumption of energy and its absorption by the damper in cyclic loads, displacement control is easily done. It also shows the seismic response of structures in terms of frame and damper displacement, base shear forces, energy absorption. Numerical study confirms the intended damper as an independent seismic resistant member in critical building structures when high seismic performance or seismic resilience in moderate and strong earthquakes is desirable.
Keywords: Flat cylindrical friction damper, Brake pad, Steel cable, Bolt connections, Diagonal brace frame, Cyclic loading -
در این پژوهش، تاثیر برش های بیضوی در جان، تاثیر برش های شعاعی در بال و نیز تاثیر وجود سخت کننده، بر رفتار تیر، بر رفتار اتصال و بر عملکرد قاب های خمشی فولادی مطالعه می شود. با روش اجزاء محدود و المان های سه بعدی در ABAQUS، تحلیل های استاتیکی غیرخطی قاب تحت بارگذاری چرخه ای انجام یافته و از معیار شکست فون میزز استفاده می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد در تیر بدون مقطع کاهش یافته بیشینه تنش ها و کرنش ها در جان تیر رخ می دهد و با ایجاد برش در جان، بیشینه تنش ها و کرنش ها به محل مقطع تیر کاهش یافته انتقال می یابد. نسبت مقاومت بیشینه به مقاومت در گام نهایی بارگذاری و نیز میزان انرژی مستهلک شده نشان می دهد، در مقایسه با اتصال با برش شعاعی، اتصال با برش بیضوی تنزل مقاومت کمتر و شکل پذیری بیشتری دارد.
کلید واژگان: تیر مقطع کاهش یافته, سخت کننده, بارگذاری چرخه ای, روش اجزاء محدود غیرخطیIn this research, the effect of the elliptical web reduction, the effect of the radial flange reduction and also the effect of the use of stiffener, on the behavior of beam, on the behavior of connection and on the performance of steel moment frame is studied. By using Finite-Elements Method and 3D elements in ABAQUS, the nonlinear-static analyses of the frame under cyclic loading are carried out and the Von-Mises criterion is checked. The results show that in the beam with no reductions, maximum stresses and strains occur in the web. By reducing the web section of the beam, maximum stresses and strains are transferred to the location of the reduced section. The ratio of maximum strength to the strength at the final step of loading, and also, the value of dissipated energy, show that, in comparison with the connections with radial-shaped reductions, the connections with elliptical-shaped reductions have less strength degradation and more ductility.
Keywords: Reduced beam section, Stiffener, Cyclic Loading, Nonlinear finite-elements method -
این مقاله توسعه یک سیستم فیوز شکل پذیر را به منظور کاهش تقاضای لرزه ای در قاب های فولادی با اتصالات المان زانو توصیف می کند. در این نوع سازه ها، اتصالات اغلب به تقویت برای مقاومت در برابر ظرفیت کششی مهاربند برای مطابقت داشتن با فرایند طراحی ظرفیت نیاز دارند. برای غلبه بر این مشکل جهت جلوگیری از شکست زودهنگام اتصال باید چاره اندیشی کرد. بدین منظور در این تحقیق مدل های مختلفی از فیوزهای شکل پذیر متشکل از یک کاهش سطح مقطع، بر روی مهاربند المان زانو در یک قاب مهاربندی شده قرار می گیرند. فیوزها به گونه ای طراحی شده اند که ظرفیت کششی مهاربندهای المان زانو را به ظرفیت اتصالات کاهش دهند. نتایج نشان می دهد که قاب مهاربندی شده با فیوز می تواند برای کاهش تقاضای بار لرزه ای به اتصالات به طور کافی، استفاده شود تا از تقویت اتصال که ناشی از اعمال اصول طراحی ظرفیت است جلوگیری شود. همچنین مشاهده شد که سیستم فیوز با طراحی مناسب در قاب های مهاربندی شده، پاسخ هیسترتیک پایداری را تحت بارگذاری چرخه ای نشان می دهد و شکل پذیری کافی را با یک کاهش معقول در مقاومت فشاری اعضای مهاربندی شده حفظ می کند. همچنین نتایج نشان داد شکست همه نمونه ها در فیوز اتفاق می افتد و درنتیجه با استفاده از فیوز امکان استفاده از ظرفیت کامل اتصال و مهاربند فراهم می شود. درنهایت بر اساس نتایج مطالعه بهترین مدل های فیوز که هم شکل پذیری کافی ایجاد می کنند و هم مقاومت فشاری را تا حد قابل قبولی حفظ می کنند برای کاربردهای طراحی شناسایی شدند.
کلید واژگان: شکل پذیری, قاب های فولادی با اتصالات المان زانو, طراحی فیوز, ظرفیت اتصال, بارگذاری چرخه ایThis paper describes the development of a ductile fuse system to reduce Seismic demand in steel frames with knee element connections. In these types of structures, connections often require reinforcement to withstand the tensile capacity of the brace to comply with the capacity design process.To overcome this problem, it is necessary to think of a solution to prevent the premature failure of the connection.For this purpose, in this research, different models of ductile fuses consisting of a reduced cross-sectional area are placed on the brace of the knee element in a braced frame.The fuses are designed to reduce the tensile capacity of the knee element braces to the capacity of the joints. The results show that the braced frame with fuse can be used to reduce the seismic load demand to the connections sufficiently, to prevent the strengthening of the connection caused by the application of capacity design principles. It was also observed that the properly designed fuse system in braced frames shows a stable hysteretic response under cyclic loading and maintains sufficient ductility with a reasonable reduction in the compressive strength of the braced members. Also, the results showed that the failure of all samples occurs in the fuse, and as a result, by using the fuse, it is possible to use the full capacity of the connection and brace. Finally, based on the results of the study, the best fuse models that creates both Sufficient ductility and compressive strength to an acceptable level were identified for design applications.
Keywords: Ductility, steel frames with knee element connections, fuse design, connection capacity, Cyclic loading -
وجود حفره در نواحی حساس اتصال تیر به ستون می تواند خسارت های ناخواسته ای را موجب شود. در این مقاله با استفاده از مدل خرپایی اتصال و بارگذاری تاریخچه زمانی به بررسی اثر حفره های مذکور در تغییر سطوح عملکردی اتصال پرداخته شده است. صحت سنجی با مدل سازی و تحلیل عددی یک اتصال کناری سالم که نتایج آزمایش چرخه ای آن تا آستانه فروریزش در دسترس می باشد صورت گرفت. چهار سطح عملکردی بر اساس اندازه عرض ترک تعریف و تاثیر وجود حفره در تغییرعرض ترک در اتصال مورد بررسی قرار گرفت. با مقایسه ی نتایج بدست آمده از آنالیز غیر خطی مشخص گردید که در اثر ایجاد حفره هوا ظرفیت باربری اتصال کاهش یافته و زودتر وارد محدوده شکست می شود اما وجود حفره می تواند نحوه توزیع خسارت در اتصال را تغییر دهد به طوری که برخی از ترک ها را باز تر و برخی دیگر را ببندد. همچنین لغزش میلگرد ها در اثر وجود حفره در سیکل های فشاری افزایش می یابد این تغییرات باعث افزایش نیاز شکل پذیری اتصال می شود. به طوری که در مطالعه اخیر این لغزش تا 91 درصد افزایش را نشان می دهد. با تقسیم اتصال به 40 قسمت مساوی و قرار دادن حفره در قسمت های مختلف، مشخص شد که حفره های ایجاد شده در محل اتصال تیر و ستون می توانند مخرب تر باشند. در مقابل حساسیت نسبت به حفره های مرکزی کمتر است. همچنین مشاهده گردید که حفره های قرار گرفته در مجاورت میلگرد های طولی حتی با حجم کم می توانند بدلیل تشدید لغزش باعث تسریع تخریب اتصال شوند. در این مطالعه معلوم گردید که وجود حفره می تواند باعث افزایش استهلاک انرژی شود به طوری که یک حفره با حجم 5/2 درصد در نزدیکی ستون می تواند متوسط میزان اتلاف انرژی را حدود 6/1% بهبود بخشد.
کلید واژگان: گسیختگی اتصال, سطوح عملکردی, بارگذاری چرخه ای, مدل خرپایی اتصال, حفره هواThe presence of holes in the sensitive areas of the beam-to-column connection can cause unwanted damage. In this article, using the connection truss model and time history loading, the effect of the mentioned holes in changing the functional levels of the connection has been investigated. Validation was done by modeling and numerical analysis of a healthy lateral connection whose cyclic test results are available up to the collapse threshold. Four functional levels were defined based on the crack width and the effect of the presence of the cavity on the change of the crack width in the connection was investigated. It was found that due to the creation of an air cavity, the bearing capacity of the connection is reduced and it enters the failure range earlier, but the presence of the cavity can change the way of damage distribution in the connection so that some cracks are more open and others are closed. Also, the sliding of rebars increases due to the presence of holes in compression cycles, these changes increase the need for connection ductility. So that in the recent study, this slip shows an increase of up to 91%. By dividing the connection into 40 equal parts and placing the hole in different parts, the holes created at the joint of beam and column can be more destructive. On the other hand, the sensitivity is less than the central cavities. Also, the holes placed in the vicinity of the longitudinal bars, even with a small volume, can accelerate the destruction of the connection due to the intensification of the slip. It was found that the presence of a cavity can increase energy consumption, so that a cavity with a volume of 2.5% near the column can improve the average amount of energy loss by 1.6%.
Keywords: Connection rupture, Performance levels, cyclic loading, Connection truss model, Air cavity -
در این مطالعه، اثرات ناشی از پدیده تاخیر برشی در عملکرد دیوارهای برشی بتنی L-شکل تحت بارگذاری چرخه ای ارزیابی میشود. ابتدا با استفاده از برنامه FlashLab، 42 دیوار برشی با مقطع کوتاه، متوسط و لاغر با مقطع L-شکل و با بالهای نابرابر ساخته شد و سپس تحلیل عددی آن در چارچوب نرم افزار اجزای محدود آباکوس صورت گرفت.بر اساس نتایج مدلسازی عددی و با در نظر گرفتن اثرات ناشی از تاخیر برشی، توزیع کرنش و تغییرشکل محوری، به عنوان پارامترهای رفتاری دیوارهای برشی بتنی با مقطع L- شکل،ترسیم شدند و سپس با اتکا به روش های رگرسیون تکاملی (EPR) و الگوریتم ژنتیک، روابطی کاربردی جهت تخمین کرنش و تغییرشکل محوری این دیوارها ارایه شد. سنجش دقت روابط پیشنهادی بر اساس ضریب تعیین مشخص و به طور میانگین برای کرنش و تغییرشکل محوری به ترتیب مقادیر 80 و 72 درصد حاصل شد که نشانگر عملکرد مطلوب روابط ارایه شده در تخمین پارامترهای پاسخ است.همچنین، مقادیر حاصل از روابط پیشنهادی با روابط مطرح شده در مطالعات پیشین برای دیوارهای غیرمستطیلی مقایسه و سپس توصیه هایی جهت برآورد توزیع کرنش و تغییرشکل محوری در دیوارهای برشی بتنی L-شکل ارایه شده است.همچنین، به منظور ارزیابی دقت روابط پیشنهادی، از شاخص میانگین خطای نسبی (MARE) استفاده شده است. به این ترتیب، با محاسبه نسبت MARE روابط پیشنهاد شده در این مطالعه به MARE توزیعهای کرنش و تغییرشکل مطالعات پیشین، مشاهده شد که در ارزیابی مقدار کرنش محوری، توزیع یکنواخت به همراه توزیع ارایه شده در این مطالعه بهترین دقت را داشته و به طور میانگین خطای آن ها از 65 درصد خطای سایر روابط کمتر است.همچنین، در پیش بینی مقدار تغییرشکل محوری ملاحظه شد که توزیع پیشنهادی این پژوهش به طور میانگین با خطایی کمتر از 54 درصد سایر روابط، بهترین دقت و عملکرد را در محاسبه این پارامتر پاسخ از دیوارهای بتنی با مقطع L-شکل دارد.کلید واژگان: دیوار برشی بتنی L-شکل, تاخیر برشی, بارگذاری چرخه ای, کرنش و تغییرشکل محوری, روش EPR, الگوریتم ژنتیکIn this study, the shear-lag effects are evaluated on the performance of L-shaped reinforced concrete (RC) shear walls. At first, 42 L-shaped RC shear walls are simulated employing the FlashLab program, and then, the numerical analyses are performed due to the cyclic loading applied within the framework of ABAQUS software. Based on the results of the numerical studies and taking into account the shear-lag effects, axial strain as well as axial deformation distribution are obtained for L-shaped RC shear walls. Thereafter, on the strength of the evolutionary polynomial regression (EPR) and genetic algorithm, new expressions have been developed and introduced for L-shaped sections which allow quick estimation of the axial strain and deformation distributions. The reliability of the proposed expressions has then been examined based on the coefficient of determination, of which the average values for the axial strain and deformation are 80 and 72 percent, respectively. Also, the results of the proposed expression are compared with those of the previous studies for non-rectangular RC shear walls. Finally, on account of the Mean Absolute Relative Error (MARE) index attained for the proposed expressions to that of the previous studies available in the literature, the uniform distribution exhibits the best performance in the response prediction of L-shaped RC walls. Furthermore, calculation of the MARE values indicates that the established formulations can respectively predict the axial strain and deformation of L-shaped RC shear walls with average error of 65 and 54 percent of the MARE values of the available expressions addressed in the literature.Keywords: L-shaped RC shear wall, Shear-Lag, cyclic loading, Axial strain &, deformation, EPR Method, Genetic Algorithm
-
Shear walls are among lateral load resisting systems which are used to provide adequate stiffness, strength, and nonlinear deformation capacity to withstand strong ground motion. Usually at the base of the wall, these structures tolerate inelastic deformations subjected to strong ground motions. Researchers have offered composite walls to solve these problems. Steel plate-concrete composite (SCC) walls have been regarded as an alternative to reinforced concrete walls in terms of seismic performance and constructability. In this study, a new semi-macro modified fixed strut angle finite element model is proposed to predict the nonlinear response of SCC walls using OpenSees. A new modified fixed strut angle model and a quadrilateral flat shell element are adapted to the analysis of SCC shear walls. The numerical model is validated using the results of a set of experimental data reported in the literature. Comprehensive comparisons between analytical-model-predictions and experimental data suggest that the numerical model can accurately simulate the steel plate-concrete composite wall responses.Keywords: Steel-plate composite shear wall, Smeared crack model, Semi-macro model, Cyclic loading, Steel faceplate
-
تغییر شکل های ماندگار بعد از وقوع زلزله باعث افزایش هزینه های مقاوم سازی و حتی اجرایی شدن طرح بهسازی می گردد. یکی از سیستم های مقاوم برای کنترل نیروهای جانبی وارده ناشی از زلزله، استفاده از دیوار برشی با قابلیت استهلاک انرژی خوب است. تغییر شکل های ماندگار و به وجود آمدن ترک در نواحی مرزی و بحرانی دیوار پس از زلزله های نسبتا شدید، منجر به کاهش عملکرد لرزه ای دیوار می شود. در این تحقیق به بررسی پاسخ ها و رفتار چرخه ای دیوارهای برشی بتنی تحت پروتکل بارگذاری چرخه ای پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از نرم افزار اجزای محدود OpenSEES، به مدل سازی دیوار برشی بتنی مبتنی به روش SFI-ΜVLEM یا مدل سازی دیوار با استفاده از المان های قایم چندتایی بر اساس روش مایکروفایبر پرداخته شده است. مدل های اصلی آنالیز شده در این مطالعه شامل 2 دیوار بتنی با میلگردهای فولادی و آلیاژ حافظه دار شکلی SMA با ابعاد و چینش آرماتورهای متفاوت از هم و دیوار بتنی نوآورانه با المان مرزی مجزا به صورت ستونک بتنی از جنس بتن سیمانی مهندسی ECC و میلگردهای SMAمی شود. اعتبارسنجی مدل ها بر اساس مطالعات گذشته انجام شد. پس از اعتبارسنجی مدل های اولیه به مطالعه پارامتریک مدل ها به منظور بررسی اثرات ابعاد نواحی مرزی، نوع و چینش آرماتورها و میزان نیروهای محوری وارد بر دیوارهای برشی در مدل ها اقدام شد. نتایج کسب شده از خروجی ها نشان می دهد، استفاده از مصالح SMA در نواحی مرزی دیوار به شکل قابل توجهی بر رفتار مرکزگرایی دیوار موثر است و میزان جذب انرژی دیوار برشی با استفاده از مصالح SMA کاهش می یابد.
کلید واژگان: دیوار برشی بتنی, آلیاژ حافظه دار شکلی, جابه جایی پسماند, رفتار مرکزگرا, تحلیل چرخه ایPermanent deformation after an earthquake increases the cost of the retrofit and even the implementation of the rehabilitation plan. A resisting system to control the lateral forces due to earthquakes is to use shear walls with good energy dissipation capability. Permanent deformation and cracking in the border and critical areas of the wall after relatively strong earthquakes leads to a decrease in the seismic performance of the wall. In this research, the responses and cyclic behavior of concrete shear walls under the cyclic loading protocol are investigated. For this purpose, using OPENSEES software platform, concrete shear wall modeling based on SFI-ΜVLEM method or wall modeling using multiple vertical elements based on the macro fiber method has been studied. The main models analyzed in this study include 2 concrete walls with steel rebars and memory alloy (SMA) with different dimensions and arrangement of reinforcements and innovative concrete wall with separate border elements in the form of concrete columns made of engineered concrete (ECC) and SMA rebars. Validation of the models was based on previous studies. After validation of the initial models, the parametric study of the models was performed in order to investigate the effects of the dimensions of the boundary areas, the type and arrangement of the reinforcements and the amount of gravitational forces on the shear walls in the models. The results obtained from the outputs show that the use of SMA materials in the boundary areas of the wall has a significant effect on the self-centering behavior of the wall and the energy dissipation of the shear wall is reduced by using SMA materials.
Keywords: Concrete Shear Wall, Shaped memory alloy, residual displacement, Self-centering behavior, Cyclic loading -
امروزه با پیشرفت تکنولوژی جوشکاری و افزایش استفاده از سازه های فولادی در ساختمان ها، علی الخصوص ساختمان های بلندمرتبه، ضرورت تطابق فرآیند ساخت سازه با فرآیند تحلیل سازه بیش از پیش آشکار می باشد. در سازه های فولادی با سیستم قاب خمشی دوگانه همراه با مهاربندی همگرا (CBF)، به دلیل اینکه قاب خمشی به تنهایی قادر به تحمل بارهای ثقلی و بارهای لرزه ای زمان ساخت می باشد، مهاربندهای کل سازه می تواند به صورت طبقه به طبقه همزمان با نصب اسکلت و یا در پایان ساخت کل اسکلت قاب خمشی نصب شوند. این موضوع با استفاده از تحلیل متعارف که در آن فرض می شود کل سازه در یک لحظه ساخته و سپس کلیه بارها به آن اعمال می شود، قابل بررسی و مطالعه نیست. لذا در این تحقیق اثرات ساخت مرحله ای بر قاب های فولادی دوگانه دارای مهاربند همگرای X مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در این راستا مدل های سه بعدی 5، 10، 15، 20 و 25 طبقه از قاب های مذکور تحت تحلیل بارافزون و پروتکل های بارگذاری چرخه ای قرار گرفتند. سپس پارامترهایی نظیر کوتاه شدگی ستون ها و نیروی محوری ستون ها تحت بار مرده، تغییر مکان و برش پایه نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، سختی جانبی موثر سازه، مقاومت نهایی جانبی و میزان اتلاف انرژی تحت پروتکل های بارگذاری چرخه ای بررسی شدند. از این تحقیق نتیجه گردید که ساخت مرحله ای می تواند موجب افزایش حداکثر %9/17 در نیروی محوری ستون میانی ناشی از بار مرده، افزایش حداکثر %8/3 در تغییر مکان نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، افزایش حداکثر %3/8 در برش پایه نظیر تشکیل اولین مفصل پلاستیک، افزایش حداکثر %4/18 در مقاومت نهایی جانبی سازه و نیز افزایش حداکثر %3/4 در سختی جانبی موثر شود. همچنین ساخت مرحله ای تاثیر قابل توجهی بر نیروی محوری ستون های گوشه و ستون های دهانه مهاربندی ناشی از بار مرده و نیز میزان اتلاف انرژی ناشی از پروتکل های بارگذاری چرخه ای نخواهد داشت.
کلید واژگان: تحلیل ساخت مرحله ای, تحلیل متعارف, کوتاه شدگی ستون, قاب خمشی, مهاربند X, بارگذاری چرخه ایNowadays, with the advances in welding technology and increased use of steel structures in the construction of buildings, especially high-rises, the necessity of matching the construction procedure with the structure analysis procedure has become more evident. In steel structures with moment-resisting frame-concentrically braced frame (MRF-CBF) dual systems, as the moment-resisting frame can individually withstand gravity and seismic loads during construction, the braces can be installed on a story-by-story basis simultaneous with the installation of the moment frame or after its complete construction. This issue cannot be investigated and studied using ordinary analysis, where it is assumed that the entire structure is built at once, and then all the involved loads are applied to the completed structure. Accordingly, this research investigated the effects of staged construction on MRF-CBF dual systems with X brace. In this regard, 3D models with 5, 10, 15, 20, and 25 stories incorporating MRF-CBF dual system were first generated and subjected to pushover analysis under cyclic loading protocols. Subsequently, parameters such as column shortening and column axial forces under dead load, displacement and base shear corresponding to the first plastic hinge formation, effective lateral stiffness, ultimate lateral strength, and energy dissipation of the structure under cyclic loading protocols were investigated. From the obtained results, it was concluded that staged construction could lead to maximum increases of 17.9% in the axial forces in internal columns due to dead load, 3.8% in the displacement corresponding to the first plastic hinge formation, 8.3% in the base shear corresponding to the first plastic hinge formation, 18.4% in the ultimate lateral strength, and 4.3% in the effective lateral stiffness. Also, staged construction was not found to significantly affect the axial forces in corner and braced-bay columns due to dead load and the energy dissipation under cyclic loading protocols.
Keywords: Staged construction analysis, Ordinary analysis, Column shortening, moment-resisting frame, X brace, cyclic loading -
اتصال گیردار تقویت نشده جوشی (WUF-W) یکی از متداول ترین انواع اتصالات گیردار فولادی در قاب های خمشی است. با این وجود، به دلیل چالش های نصب ورق پیوستگی در ستون جعبه ای، توسعه روابط طراحی ستون های جعبه ای بدون ورق پیوستگی و ارایه راه های خلاقانه برای جایگزینی ورق پیوستگی در ستون جعبه ای همواره مورد توجه محققین، طراحان و سازندگان بوده است. با عنایت به رویکرد جدید آیین نامه هایی نظیر AISC 341-16 و مبحث دهم مقررات ملی ایران و ابهامات ایجاد شده درباره حداقل ضخامت وجه ستون جعبه ای فاقد ورق پیوستگی، در این پژوهش 42 مدل اتصال گیردار WUF-W تحت بارگذاری چرخه ای و بارگذاری یکنواخت مورد مطالعه عددی قرار گرفتند. نتایج این پژوهش نشان داد که رویکرد ویرایش پنجم مبحث دهم از مقررات ملی ایران مبنی بر الزام نصب ورق پیوستگی مستقل از ضخامت وجه ستون جعبه ای سخت گیرانه بوده و با اعمال ضریب اصلاحی برابر با 1.7 به رابطه ی قبلی در ویرایش چهارم مبحث دهم و یا آیین نامه AISC 341-10 می توان به حاشیه اطمینان مناسب جهت طراحی اتصال بدون ورق پیوستگی در ستون جعبه ای دست یافت.
کلید واژگان: اتصال WUF-W, ستون جعبه ای, گیرداری, بارگذاری چرخه ای, ورق پیوستگیThe Welded Unreinforced Flange-Welded Web (WUF-W) Moment Connection is one of the most common types of rigid connections in steel moment frames. However, due to continuity plates installing challenges in the box columns, developing the design equation of continuity plates and finding creative alternative solutions instead of installing inner continuity plates in box columns are the matter of interest to the researchers. Considering the new continuity plate design approach in the AISC 341-16 and the part 10 of the Iranian National Building Code and the ambiguities that have arisen, in this research 42 WUF-W connections have been modeled and numerically studied under monotonic and cyclic loading. The results show that the approach has been taken by the 5th editions of part 10 of the Iranian National Building Code based on mandatory installing the continuity plate in box columns is strict. It seems that the equation for design the minimum thickness of the continuity plates in 4th edition of part 10 of the Iranian National Building Code can be satisfy the seismic provisions of AISC 341-16 by the correction factor equal to 1.7.
Keywords: WUF-W Connection, Box Column, Rigidity, cyclic loading, Continuity Plate -
اتصالات پیچی ورق انتهایی یکی از انواع اتصالاتی است که با رعایت ضوابطی از جمله ایجاد پیش تنیدگی کافی بر اساس آیین نامه سازه های فولادی، به عنوان اتصالات از پیش تایید شده در قاب های خمشی فولادی قابل استفاده هستند. در این تحقیق، با استفاده از سه اتصال پیچی ورق انتهایی، اثرات مقادیر مختلف پیش تنیدگی در پیچ ها به صورت آزمایشگاهی تحت پروتکل بارگذاری چرخه ای SAC مورد مطالعه قرار گرفته است. میزان پیش تنش پیچ با ضریب α تعریف شده است. نمونه اول که پیچ ها صرفا سفت شده اند و پیش تنیدگی ندارند، بست اولیه نامیده می شود. نمونه دوم و سوم که پیش تنیدگی در حد آیین نامه و فراتر از آن تا حد نهایی تنش پیچ ایجاد می شود، به ترتیب بست ثانویه و بست ثانویه کامل نامیده می شود. پارامترهایی از قبیل ظرفیت خمشی، انرژی جذب شده، سختی اولیه، شکل پذیری و تغییرات کرنش در پیچ های اتصال برای پیش تنیدگی های مختلف پیچ ها ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش ظرفیت خمشی و استهلاک انرژی در بست اولیه نسبت به بست ثانویه به ترتیب به میزان 27 و 23 درصد می باشد، در حالیکه در بست ثانویه کامل نسبت به بست ثانویه به ترتیب 11 و 9 درصد افزایش یافته است. آغاز تغییر شکل های فرا ارتجاعی به علت افزایش پیش تنیدگی در دوران های کوچک تر پدیدار شده و محدوده تغییر شکل های غیر الاستیک و به دنبال آن، شکل پذیری اتصال افزایش می یابد. مقایسه نمونه ها حاکی از این است که اتصال در حالت بست ثانویه می تواند به عنوان اتصال قاب خمشی ویژه مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که افزایش پیش تنیدگی بیش از حد آیین نامه علی رغم بهبود عملکرد چرخه ای اتصال، مورد نیاز نمی باشد.
کلید واژگان: پیش تنیدگی, اتصالات پیچی, بارگذاری چرخه ای, مطالعه آزمایشگاهیDuring the construction of steel structures, the executive groups often fabricate some stories and tighten the connection bolts, defined as the snug-tightened bolt in this research. The lower stories, in which the connection bolts are snug-tightened, will be pre-tensioned at least to the level of preloading based on design codes, called pre-tensioned bolts, in this paper. The connections will be complete, while some upper stories will have snug-tightened bolts. As a result, the stiffness of the bolted connections varies throughout construction, and the structural characteristics change with time. So it is necessary to investigate the seismic behavior of bolted extended end-plate moment connections in both snug-tightened and pre-tensioned bolts while constructing high-rise structures. Bolted unstiffened end plate moment connections are one of the most usable connections used as prequalified connections in special steel moment frames. According to the AISC design code, this connection can be considered one of the most important parts of moment-resisting frames with enough bolt pre-tension levels. In this paper, using three full-scale bolted unstiffened end plate moment connections designed according to AISC, the effects of bolt pre-tension levels have been examined experimentally under SAC cyclic loading protocol. Bolt pre-tension level has been defined as α coefficient to show the pre-tensioning level in three specimens. The bolts of the first specimen are not pre-tensioned, called snug-tightened bolts, and is reference connection. The bolt pre-tension levels of the second and third specimens were created in accordance with AISC and Iranian National design code and more to Fu of bolts, called pre-tensioned and fully pre-tensioned, respectively. The bolts' moment capacity, total energy absorption, initial rotational stiffness, ductility of connection, and stress and strain variation are investigated. According to the results, an increase in bolt pre-tension level would significantly improve the cyclic behavior of connections. Further, an increase in bolt pre-tension led to the initiation of the inelastic deformation from a minor rotation, and the ductility of the connection improved. The results show that the increase in moment capacity and energy dissipation in the pre-tensioned compared to snug-tightened is 27 and 23%, respectively. However, In comparison with the pre-tensioned, the fully pre-tensioned specimen has increased by 11 and 9%, respectively. As a result, the connection with bolt pre-tension level, under design regulations in comparison with the reference connection, can be considered a connection of a special moment resisting frames. So bolt pre-tension level higher than the value mentioned in the design code is better but not needed.
Keywords: Pretension, bolted connections, cyclic loading, laboratory study
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.