27598

بررسي رفتار خطي و غيرخطي اتصالات جوش شده فولادي نيمه گيردار تحت بارهاي استاتيكي و رفت و برگشتي و تاثير آنها بر رفتار لرزه¬اي قاب¬هاي خمشي فولادي سه بعدي

دكتري

عمران سازه

1373

1401/08/30

محسنعلي شايانفر

محسنعلي شايانفر

عمران

نظر به اينكه قاب هاي خمشي فولادي با اتصال صلب و نيمه صلب يكي از سيستم¬هاي مقاوم در برابر بارهاي جانبي مانند زلزله و باد هستند، نقش مقاومت اتصال در اين قاب¬ها نقشي حياتي خواهد بود. اتصال استخواني (RBS) يكي از اتصالات مدرن نيمه صلب جوشي است، كه پس از زلزله هاي دو دهه اخير مورد توجه طراحان سازه قرار گرفته است. در اين پژوهش به بررسي نوعي از اتصال نيمه صلب اصلاح شده مناسب جهت تخمين ميزان جذب انرژي، پرداخته شده است. در اين راستا با ارائه نوع جديدي از اتصالات نيمه صلب (اتصال RBS) و بسط معادلات تحليلي اين نوع اتصال در روابط ممان-دوران پرداخته شده است. لذا جهت انجام تحليل ها از چهار سازه 3 و 10 و 15 و 20 طبقه استفاده گرديده، اين سازه¬ها در نرم-افزار ايتبز مدلسازي و طراحي اوليه شده، سپس جهت بررسي رفتار غيرخطي سازه¬ها با مدلسازي چشمه اتصال در حالات اتصال صلب و نيمه¬صلب RBS، با بكارگيري مدل ايبارا-كراوينكلربراي اعضاء و مدل سه خطي هشت گرهي براي اتصالات، در نرم افزار اپن¬سيس، با اعمال حداكثر پانزده شتاب¬نگاشت مانند زلزله نورثريدج (امريكا) و كوبه (ژاپن) و غيره به ارزيابي و مقايسه رفتار سازه¬ها و نتايج حاصله در حالات تحليل-هاي استاتيكي غيرخطي و ديناميكي افزايشي غيرخطي (IDA)پرداخته شده است. از نتايج برمي¬آيد كه با كاهش تعداد طبقات سازه، شكل¬پذيري سازه¬ها كاهش يافته و از سوي ديگر با افزايش شكل¬پذيري سازه¬ها مي توان به دريفت¬هاي بالاتري در سازه¬ها، در يك سطح زلزله اي يكسان دست يافت. به عبارتي با افزايش صلبيت اتصالات، سازه داراي رفتار صلب¬تري بوده و سازه¬هاي صلب¬تر در سطح شدت لرزه¬اي بالاتري قرار مي¬گيرند، و نيز سازه¬هاي داراي شكل¬پذيري بيشتر، در سطح شدت لرزه¬اي پايين-تري افقي مي¬گردند كه اين موضوع در نتايج تحليل استاتيكي غيرخطي نيز نمود پيدا كرده است. از طرفي با كاهش صلبيت اتصالات، زمان تناوب موثر سازه افزايش يافته و شتاب طيفي كاهش مي¬يابد. همچنين نشان داده شده است كه اتصال RBS تاثير كمي در قسمت خطي منحني¬هاي لنگر-دوران دارد. از سويي ديگر با افزايش دريفت¬ها، كاهش اضافه مقاومت سازه نيز قابل توجه است. اين نوع اتصال باعث افزايش تقاضاي تغييرشكلي در مفاصل تيرها مي¬گردد. افزايش ضريب رفتار در اتصال نيمه صلب (RBS)، نسبت به اتصال صلب بيشتر است و با كاهش صلبيت اتصالات، درصد مشاركت مودهاي بالاتر افزايش يافته بنابراين در سازه¬هاي داراي اتصالات نيمه صلب تعداد مودهاي موثر در سازه نسبت به حالت صلب بيشتر است. اين موضوع در طراحي سازه ها نقش مهمي ايفا ميكند. مقدار استهلاك انرژي در سازه¬هاي با اتصال RBS به طور ميانگين 1.06 برابر سازه ها بدون اتصال RBS است. اين خصوصيت، در بارگذاري¬هاي ارتعاشي مانند زلزله، بهبود رفتار سازه و كاهش خسارات را در پي دارد. تحليل موضعي چشمه اتصالات، افزايش 9 درصدي ظرفيت دوران پلاستيك را در صورت استفاده از اتصالات RBS نشان مي¬دهد. همچنين افزايش ضريب رفتار قاب¬هاي فولادي مدل شده با اتصال تير با بال كاهش¬يافته(RBS)،كه باعث متمركز شدن تنش¬ها در محلي دورتر از بر ستون ميگردد، از مزاياي اتصال نيمه صلب RBS ميباشد. شكل¬پذيري تمام قاب¬هاي داراي اتصال نيمه صلب RBS نسبت به اتصال صلب داراي افزايش است كه اين مقدار افزايش براي ضريب رفتار 3 درصد و براي ضريب شكل¬پذيري 11 درصد شده است، كه اين مي تواند به علت شكست¬هاي ترد، جوش اتصالات صلب در بر ستون باشد.

1401/10/03

Investigation of linear and nonlinear behavior of semi-rigid steel welded joints under static and hysteresis loads and their effect on the seismic behavior of moment Resistant steel frames

1/1/1900 12:00:00 AM

This paper aims to apply a performance-based earthquake engineering approach to assess the assurance of flexural frames whose members are jointed together by using new modified RBS connections, namely, semi-rigid welded steel connections, which obey a progressive failure mechanism. First, the structural members and connections are modeled and predesigned in ETABS software, and then, using OpenSees software, a series of nonlinear progressive failure analyses are performed on the built models extracted from ETABS. To this end, four types of multi-story structures with 3, 10, 15 and 20 are modeled. The models are subjected to 15 earthquakes, such as Northridge (1994), Kobe (1995), Chichi (1999), Bam (2003), Tabas (1978), and so on. The connections are modeled by a series of rotational springs whose nonlinear behavior is estimated by a three-line curve that is established based on the modified Ibarra–Krawinkler deterioration model. The results show that by reducing the number of structural floors, the ductility of structures was reduced, and by increasing the ductility of structures, higher drifts in structures were achieved at the same seismic level. The ductility of all frames with RBS connection was increased compared to frames without RBS. The increasing amount was about 3% and 11% in terms of the behavior coefficient and the ductility coefficient, respectively. The average amount of ductility reduction coefficient in structures with RBS was 1.06 times those without RBS, which indicates that the energy dissipation capacity in structures without RBS connection is higher than in those with RBS. Local analysis of connections shows a 9% increase in the plastic rotation capacity if RBS connections are used. The ductility of all frames with RBS connection increased slightly compared to frames without RBS.

اتصالات نيمه صلب، اتصالات نيمه صلب اصلاح شده (تير با مقطع كاهش يافته) (RBS)، رفتار لرزه¬اي، تحليل ديناميكي افزايشي(IDA)، شكل پزيري، اضافه مقاومت،

reduced beam section (RBS); seismic behavior; incremental dynamic analysis (IDA); ductility;

Majid Malekzadeh

Mohsenali Shayanfar