بررسی رفتار لرزه ای اتصالات مهاربندی بر اساس فاصله آزاد

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه قم، قم، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

امروزه یکی از سیستم‌های متداول برای مقابله با نیروهای جانبی (زلزله و باد) استفاده از سیستم قاب‌های مهاربندی ویژه (SCBF) می‌باشد. کمانش خارج از صفحه مهاربند در فشار باعث تغییر شکل‌های غیر الاستیک زیادی در ورق اتصال (گاست پلیت) می‌گردد. آیین نامه‌های لرزه‌ای موجود به منظور تأمین ظرفیت تغییر شکل‌های غیر الاستیک در ورق‌های اتصال، پیشنهاد به رعایت فاصله آزاد خطی داده‌اند. اخیراً تحقیقاتی به منظور بهبود رفتار لرزه‌ای اتصالات قاب‌های مهاربندی انجام شده است که نشان می‌دهد، استفاده از یک الگوی فاصله‌ آزاد بیضوی شکل نتایج بهتری نسبت به الگوی فاصله آزاد خطی دارد. در تحقیق حاضر با استفاده از روش اجزا محدود، یک قاب یک دهانه و یک طبقه تحت بار چرخه‌ای و با در نظر گرفتن اثرات غیر خطی مادی و هندسی مدل‌سازی و صحت‌سنجی شده است. پارامتر‌های مورد بررسی شامل تأثیر الگوی فاصله آزاد (خطی، بیضوی و عدم رعایت فاصله آزاد) در زوایای مختلف و فاصله آزاد در الگوی بیضوی شکل می‌باشد. نتایج حاصل از بررسی منحنی هیسترزیس نمونه‌ها، مقامت فشاری و کششی و همچنین تنش و کرنش به وجود آمده در مدل‌ها نشان داد که تأثیر فاصله آزاد در مقاومت قاب مهاربندی شده چندان زیاد نبوده و بین 86/2 درصد تا 5/13 متغیر می‌باشد. شکل‌پذیری اتصال نیز در حالت عدم رعایت فاصله آزاد در زوایای 30 تا 60 درجه، موجب کاهش 30 تا 60 درصدی آن نسبت به فاصله آزاد بیضوی‌گون می‌شود. همچنین در حالت استفاده از منحنی آزاد بیضی‌گون فاصله 8 برابر ضخامت ورق بعنوان فاصله بهینه بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation the behavior of seismic bracing connections based on clearance

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Akrami 1
  • Ehsan Dehghani 2
1 Masters Student, department of Civil Engineering, Qom University, Qom, Iran
2 Assistant Professor, department of Civil Engineering, Qom University, Qom, Iran
چکیده [English]

Today one of the most common systems for resisting lateral forces (wind and earthquake) is special concentrically braced frames (SCBF). Out of plane buckling in compression causes large inelastic flexural deformations in gusset plate. In order to supply the capacity of inelastic deformations in gusset plate, current design practice recommends a “2t” linear geometric offset to be used. Recent research has been done to improve the seismic behavior of connections for braced frames shown that the use of a clearance by elliptical pattern has better results than linear pattern clearance.
In this paper using the finite element method, a one-story frame under cyclic loads and considering the nonlinear effects of material and geometric has been modeled and verified. The parameters that considered are effect of clearance (linear, elliptical and lack of clearance) at different angles and clearance in an elliptical pattern. The results of the samples, hysteresis curve, compressive and tensile resistance, as well as stress and strain showed that the clearance effect on tensile strength and compressive is between 2.86 to 13.5 percent for different angles of connected braces. Ductility in the case of lack of clearance between angles of 30 to 60 degrees reduced 30 to 60 percent relative to the elliptical clearance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • concentrically braced frame
  • out of plan buckling
  • gusset plate
  • clearance
  • seismic behavior

[1] AISC (2010), American Institute of Steel Construction, in Seismic Provisions for structural steel buildings: Chicago.

[2] Whitmore, R. E. (1952). Experimental investigation of stresses in gusset plates. Engineering Experiment Station, University of Tennessee, Knoxville.

[3] Thornton, W. A. (1984). Bracing connections for heavy construction. Engineering Journal, AISC, 21(3), 139-148.

[4] Thornton, W. A. (1991). On the analysis and design of bracing connections. In Proceedings AISC National Steel Construction Conference, pp. 26-1.

[5] Astaneh-Asl, A. (1998). Seismic design and behavior of gusset plates. Structural Steel and Educational Council {Steel Tips}, 209.

[6] Lehman, D. E., Roeder, C. w., Herman, D., Johnson, S., & Kotulka, B. (2008). Improved seismic performance of gusset plate connections. Journal of Structural Engineering, 134(6), 890-901.

[7] Wijesundara, K. K., Rassathi, G. A., Nascimbene, R., & Bolognini, D. (2010). Seismic performance of brace-beam-column connections in concentrically braced frames. In Structures Congress 2010, pp. 930-942.

[8] ] Lumpkin, E. J., Hsiao, P. C., Roeder, C. W., Lehman, D. E., Tsai, C. Y., Wu, A. C., … & Tsai, K. C. (2012). Investigation of the seismic response of three-story special concentrically braced frames. Journal of Constructional Steel Research, 77, 131-144.

[9] Yoo, J.-H., Roeder, C. W., & Lehman, D. E. (2008). Analytical performance simulation of special concentrically braced frames. Journal of Structural Engineering, 134(6), 881-889.

[10] Applied Technology Council (1992). Guidelines for cyclic seismic testing of components of steel structures: ATC-24, Redwood City, CA.

[11] Muir, L. S. (2008). Designing compact gussets with the Uniform Force Method. Engineering Journal-American Institute of Steel Construction, 45(1), 13.