بررسی تاثیر مقاومت و مشخصات نبشی بر رفتار اتصال فولادی پس کشیده با نبشی های فوقانی و تحتانی

َعزیزی, محسن; سیاه پلو, نوید

doi:10.22065/jsce.2018.97060.1311

بررسی تاثیر مقاومت و مشخصات نبشی بر رفتار اتصال فولادی پس کشیده با نبشی های فوقانی و تحتانی

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

¹ موسسه آموزش عالی جهاددانشگاه خوزستان، اهواز، خوزستان

² استادیار ، موسسه آموزش عالی جهاد دانشگاهی خوزستان، ایران

10.22065/jsce.2018.97060.1311

چکیده

در اثر زلزله‌ی سال 1994 نورتریج تعداد زیادی از ساختمان‌های فولادی جوشی با سیستم قاب خمشی، در ناحیه‌ی اتصالات تیر به ستون دچار شکست شدند. این خرابی در اتصالات قاب‌های خمشی که بر خلاف انتظار مهندسان بود، باعث شد تا نوع نگاه به اتصالات این قا‌ب‌ها دچار تغییر شود. به همین دلیل مهندسان بر آن شدند تا اتصالاتی با شکلپذیری بیشتر و جزئیاتی جدید معرفی کنند. اتصال پس کشیده یکی از اتصالات نوین است که توسط محققان پیشنهاد شده است. اتصالات پس کشیده، شامل کابل‌های پس کشیده با مقاومت بالا برای ایجاد خاصیت خود مرکزی و اتلاف کننده‌های انرژی برای کنترل تغییرشکل‌های پلاستیک هستند. در این مطالعه مدلسازی عددی اتصال پس کشیده با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام گرفته و ضمن کنترل صحت مدلسازی با نتایج آزمایشگاهی، 6 نمونه از اتصال مدلسازی شده و تاثیر برخی پارامترها شامل استفاده از فولاد پرمقاومت برای نبشی، استفاده از نبشی با ساق نامساوی، استفاده از سخت کننده برای نبشی و اثر نسبت طول آزمون به ضخامت نبشی (g/t ) بر رفتار اتصال تحت بارگذاری چرخه ای مورد بررسی قرار می گیرد. در محدوده مدل‌های این مقاله نتایج نشان می دهد که استفاده از فولاد با مقاومت تسلیم بالاتر برای نبشی باعث افزایش جزئی ظرفیت خمشی و توان اتصال در تحمل بار جانبی می شود. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از نبشی با طول ساق نامساوی تاثیری بر رفتار اتصال ندارد. استفاده از سخت کننده برای نبشی، باعث افزایش ظرفیت خمشی، توان اتصال در تحمل بار جانبی، اتلاف انرژی، سختی اولیه و سختی ماندگار اتصال می شود. همچنین کاهش نسبت طول آزمون به ضخامت نبشی (g/t ) از 4 به 6/3، باعث افزایش اتلاف انرژی اتصال می شود، بگونه ای که اتلاف انرژی در اتصال با نسبت (g/t ) کمتر، 17% بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نقش مصالح در افزایش دوام و مقاومت سازه ها

عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effect of Strength and Geometry Parameters of Angle on Behavior of Post-Tensioned Steel Connection with Top and Bottom Angles

نویسندگان [English]

Mohsen Azizi ¹
Navid Siahpolo ²

¹ ACECR Institute for Higher Education, Khouzestan, Iran.

² Assistant Professor, Deptartment of Civil Engineering, Institute for High Education ACECR, Ahvaz, Iran

چکیده [English]

Due to the 1994 Northridge earthquake, many of welded steel moment resisting frames (WSMRF) collapsed in the connection area of the beam to a column. The damage in WSMRF, which was contrary to the expectations of the engineers, changed the attitude of the WSMRF. Thus, engineers decided to introduce more ductile and detailed connections. Post-Tensioned Connection (PTC) is one of the new connections proposed by them. PTC includes high strength, pre-tensioned cables to create self-centering properties and energy dissipation to control plastic deformation. In this study, the numerical modeling of the PTC was performed using the ABAQUS finite element software. In addition to verify the model accuracy with the experimental results, 6 types of the connection were modeled and the effect of some parameters including the use of high strength steel (HSS) angle, the application of angle with unequal leg lenght, the use of stiffness for angle and the effect of the ratio of length to thickness on connection behavior under cyclic loading are investigated. In the range of models of this paper, the results show that the use of HSS for an angle causes a slight increase in flexural strength and capacity in lateral load bearing. Also, results demonstrated that the use of an angle with an unequal leg length does not affect the behavior of the connection. The use of stiffness for angle increases bending strength, capacity, energy dissipation, initial and inelastic stiffness and durability. Also, the reduction of the gage length to the thickness (g/t) from 4 to 3.6 would increase the energy dissipation of the connection, so that the energy dissipation in the connection with a lower g/t ratio is 17% higher.

کلیدواژه‌ها [English]

Post-tensioned connection
Post-tensioned cable
Numerical modeling
cyclic loading
angle

مراجع

[1] FEMA-350(2000) "Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment-Frame Buildings, Prepared by SAC Joint Venture for the Federal Emergency Management Agency."Washington, DC.
[2] Ricles, J.M., Sause, R., Garlock, M. and C. Zhao. (2001).”Post-Tensioned Seismic Resistant Connections for Steel Frames,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 127, No.2, pp 113-121.
[3] Ricles, J.M., Sause, R., Peng, S.W., and L.W. Lu. (2002).”Experimental Evaluation of Earthquake Resistant Post-Tensioned Steel Connections,” Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 128, No. 7, pp. 850-859.
[4] Garlock M.M., Ricles J.M., Sause R. (2005). "Experimental Studies of Full-Scale Posttensioned Steel Connections", Journal of Structural Engineering, pp.438-448.
[5] Moradi, and M. Shahria Alam. (2015). "Finite-Element Simulation of Posttensioned Steel Connections with Bolted Angles under Cyclic Loading". This paper is part of the Journal of Structural Engineering, ASCE, ISSN 0733-9445/04015075(15)/$25.00.
[6] Gerami, Khatami. (May 2011). "Investigating the role of effective parameters in the behavior of steel post-tenshioned connections with upper and lower angles", 6th National Congress on Civil Engineering, Semnan University.
[7] Abedi Sarvestani, Rasti Ardakani, Shirvand. (2014). "Behavior of celf-centering post-tenshioned connections between beam and column includ angle with stiffner in steel moment resistant frame", 2nd International Congress on structure, Architecture and Urban Development, Tabriz University,iran.
[8]Sharbati, Hadian Fard, Lashkari.(2012). "Investigating the behavior of post-tensioned steel moment resisting frames connections, equipped with energy dissipation", 9th International Congress on Civil Engineering, Iran (Esfahan).
[9] Garlock M.M. (2002). "Full-Scale Testing ,Seismic Analysis,and Design of Post tensioned Seismic Resistant Connections for Steel Frames",PH.D. dissertation,Lehigh University.
[10] Gerami, Khatami. (2013). "Evaluation of the Seismic demand for post-tensioned moment resistant frame with Changes in Effective Parameters of post-tensioning", Scientific and Research Institute of Structural and Steel Research, Ninth, No 14.
[11] Rojas, P., Ricles, J.M. and Sause, R. (2005).“Seismic performance of posttensioned steel moment resisting frames with friction devices”, ASCE Journal of Structural Engineering, Vol. 131, No. 4, p. 529-540.
[12] Ricles, sause, wolski, c-y. Seo, and j. Iyama. (2006). "post tensioned moment connections with a bottom Flange friction device for seismic resistant selfcentering Steel Mrfs". 4th International Conference on Earthquake Engineering Taipei, Taiwan October 12-13.
[13] Ahmadi, Shadman, Amri.(2016). " Numerical Analysis of post-tensioned steel moment connections with bolted top-and-seat angle", Quarterly Journal of Structural Analysis - Earthquake Volume 13, No. 1.
[14]Abdollahzade, Hamidi, Asghari. (2016). " Numerical modeling of post-tensioned steel connection between beam and column under Cyclic loading", 4th. International Congress on Civil Engineering, Architecture and Urban Development, Shahid Beheshti University , Tehran , Iran, 27-29.
[15]Mohammadi, Inanlou. (2015). " Investigating the effective parameters in the behavior of post-tensioned cable connection in Progressive Failure", Tenth International Congress on Civil Engineering, Tabriz, Tabriz University of Civil Engineering.
[16]Pirmoz, A. and M.M. Liu. (2016). "Finite element modeling and capacity analysis of post-tensioned steel frames against progressive collapse", Engineering Structures. 126: p. 446-456.
[17]Abaqus Inc., Abaqus Analysis User's Manual, Version 6.16.
[18] Garlock M, Sause R, Ricles J. (2007). "Behavior and design of posttensioned steel frame systems", Journal of Structural Engineering, ASCE; 133(3): 389–99.