مطالعه تأثیر پارامترهای هندسه تیر پیوند برشی پیچی قابل تعویض با اتصال به جان در برابر بارگذاری چرخه ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار ، موسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد سازه، موسسه آموزش عالی فخر رازی ساوه

چکیده

مهاربند برون‌محور (EBF) به دلیل شکل‌پذیری و سختی، موردتوجه آیین‌نامه‌های طراحی لرزه‌ای است. اخیراً به‌کارگیری تیر پیوند قابل تعویض RLB به‌عنوان روشی نوین در رفع اشکالات طراحی سیستم EBF پیشنهاد شده است. در این روش با جدا کردن المان تسلیم شونده (تیر پیوند) از تیر اصلی کف، ترمیم و تعویض تیر پیوند بعد از آسیب به‌آسانی امکان‌پذیر است. یکی از انواع رایج RLB، تیر پیوند با مقطع دوبل ناودانی با اتصال پیچی به جان است. مطالعه عوامل تأثیرگذار بر رفتار این نوع تیر پیوند کمتر در مطالعات دیده شده است. پس در این مقاله به کمک نرم‌افزار آباکوس ابتدا اعتبارسنجی مدل‌سازی عددی نسبت به یک مدل آزمایشگاهی انجام شد. سپس با تغییر در اجزا اتصال اعتبارسنجی شده (اعم از تعداد و ضخامت ورق‌ها، تعداد و فاصله پیچ‌ها، تعداد و نوع فولاد مقطع تیر پیوند) درمجموع 16 مدل عددی جدید تولید و در برابر بارگذاری چرخه‌ای ارزیابی گردید. نتایج در محدوده فرضیات این مقاله نشان می‌دهد در پیوند برشی افقی تعویض‌پذیر با اتصال جان، تسلیم برشی کامل روی داده و نقش کامل «فیوز» لرزه‌ای شکل‌پذیر حاصل شد. بعلاوه RLB با اتصال پیچی جان عملکرد لرزه‌ای و ظرفیت دوران پلاستیک مطلوبی را داراست. همچنین با انتخاب هوشمندانه اجزا تشکیل‌دهنده تیر پیوند، ظرفیت مقاومت برشی، سختی، شکل‌پذیری و استهلاک انرژی افزایش می‌یابد. دراین‌بین تأثیر افزایش شماره مقطع تیر محسوس‌تر است. ضمناً برای تضمین رفتار تسلیم شوندگی برشی کامل RLB، تعبیه ورق تقویتی بال فوقانی و تحتانی در مجاورت اتصال الزامی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analytical Study of Geometric Effects of Bolted Web Replaceable Shear Link with Bolted Web Connection under Cyclic Loading

نویسندگان [English]

  • Navid Siahpolo 1
  • Nasreh Soveini 2
1 Assistant Professor, Deptartment of Civil Engineering, Institute for High Education ACECR, Ahvaz, Iran
2 Department of Civil Engineering, Fakhr-e-Razi Institute for Higher Education
چکیده [English]

Due to good ductility and stiffness, the eccentrically braced frame (EBF) has attracted the interest of seismic design regulations. Recently, the replaceable link beams (RLBs) were proposed as a new approach to solve the problems in designing the EBF system. This approach allows to easily repair or replace the damaged link beam by uncoupling the yielding element (link beam) from the main floor beam. One of the most common types of RLB is the double-channel link beam with the web-bolted connection. The identification of factors involved in the behavior of this type of link beam is less commonly found in the studies. In this paper, therefore, using the ABAQUS software, the numerical modeling was first validated to a laboratory model. Then, by changing the validated link components (including the number and thickness of plates, number and spacing of bolts, number and steel grade of link beam section), a total of 16 new numerical models were generated and evaluated under cyclic loading. The results limited to the assumptions of this paper show that in the web-connected horizontal replaceable shear link, the full shear yielding occurred, achieving the full functionality of ductile seismic fuse. In addition, the bolted, web-connected RLB demonstrates excellent seismic performance and plastic rotation capacity. Also, the smart selection of link components increases the shear strength capacity, stiffness, ductility and energy dissipation. However, the effect of increasing the size of beam cross-section is more noticeable. In addition, in order to ensure the full shear yielding behavior for RLB, it is necessary to add the upper and lower flange stiffeners near the connection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bolted replaceable link-beam
  • Shear Yielding
  • finite element model
  • cyclic loading
  • rotation angle of link beam

مراجع

[1] Fujimoto M, Aoyagi T, Ukai K, Wada A, Saito K., (1972) , Structural characteristics of eccentric k-braced frames, Trans., Architectural Institute of Japan, (195) , 39-49.
[2] Tanabashi R, Naneta K, Ishida T., (1974) , On the rigidity and ductility of steel bracing assemblage, Proc., 5th World Conference of Earthquake Engineering, IAEE, Rome, Italy.,1, 834-840.
[3] Kasai K, Popov EP., (1986) , Cyclic web buckling control for shear link beams, Journal of Structural Engineering, ASCE, 12(2), 362-382.
[4] Popov EP, Engelhardt MD., (1988), Seismic eccentrically braced frames, Journal of Constructional Steel Research, 10, 321-354.
[5] Mazloom, M., Salehpour, A.S. (2014), Assessment of Resistance and Behavior of Link Beam in Eccentric Braced Frames by Finite Element Method, Journal of Civil and Environmental Engineering, 44.2(75), 47-55 (In Persian).
[6] Mazloom, M., Ahmadinejad, S.A. (2017), Effect of Vertical Shear Link on the Operation of Elements and Response Modification Factor of Rehabilitated Concrete Structures, Journal of Civil and Environmental Engineering, 47.4(89), 86-96 (In Persian).
[6] Hejazi, M., Reisi, A. (2014), Determination of Reduction Factor for Reinforced Concrete Structures with Coupling Core Wall and Coupling Beams and Comparing with Reinforced Structures with Shear Wall, Journal of Civil and Environmental Engineering, 44.1(74), 67-80 (In Persian).
 [8] Mansour, N., Shen, Y., Christopoulos, C., Tremblay, R. (2008), Experimental Evaluation of Nonlinear Replaceable Links in Eccentrically Braced Frames and Moment Resisting Frames. The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China, 12–17.
[9] Stratan A, Dubina D, Dinu F., (2003), Control of global performance of seismic resistant EBF with removable link, Proc., 4th International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA 2003), Naples, Italy, 175–180.
[10] Stratan A, Dubina D., (2004), Bolted links for eccentrically braced steel frames, Proceedings of the 5th AISC/ECCS International Workshop: Connections in Steel Structures V. Behavior, Strength and Design, Delft, Netherlands, 223–332.
[11] Dubina D, Stratan A, Dinu F., (2008), Dual high-strength steel eccentrically braced frames with removable links, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 37(15), 1703–1720.
[12] Sabau GA, Poljansek M, Taucer F, Pegon P, Molina, FJ, Tirelli D, Viaccoz B, Stratan A, Ioan Chesoan A, Dubina D., (2014), Seismic engineering research infrastructures for European synergies: full-scale experimental validation of a dual eccentrically braced frame with removable links (DUAREM), Institute for the Protection and Security of the Citizen, Publications Office of the European Union, Luxembourg, Report.
[13] Ioan A, Stratan A, Dubina D, Poljansek M, Molina FJ, Taucer F, Pegon P, Sabau G., (2016), Experimental validation of re-centring capability of eccentrically braced frames with removable links, Engineering Structures, 113, 335–346.
[14] Ramsay JJ, Fussell A, Wilkinson RG., (2013), Design of replaceable-link eccentric braced frames in post-earthquake Christchurch, Proceedings of the Steel Innovations Conference, Christchurch, New Zealand.
[15] Fussell AJ, Cowie KA, Clifton GC, Mago N., (2014), Development and research of eccentrically braced frames with replaceable active links, Proceedings of the 2014 NZSEE Conference, Auckland, New Zealand.
[16] Clifton GC, Cowie KA., (2013), Seismic Design of Eccentrically Braced Frames, HERA Publication P4001: New Zealand Heavy Engineering Research Association, Manukau.
[17] Mansour N, Christopoulos C, Tremblay R., (2011), Experimental validation of replaceable shear links for eccentrically braced steel frames, J. Struct. Eng. ASCE, 137 (10), 1141–1152.
[18] Mago N., (2013), Finite element analysis of eccentrically braced frames with replaceable link, Heavy Engineering Research Association, Manukau, New Zealand, HERA Report R4-145.
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 19 بهمن 1398
  • تاریخ بازنگری: 11 مهر 1399
  • تاریخ پذیرش: 17 مهر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار