ارزیابی عملکرد اتصال فلنجی تیر به ستون فولادی با بکارگیری ورق موج‌دار در جان مقاطع I شکل و فناوری نانو در مصالح

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی سازه، دانشگده فنی مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد شهریار، دانشگاه ازاد اسلامی

2 استادیار، دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد شهرقدس، دانشگاه ازاد اسلامی

چکیده

از جمله نقاط ضعف اتصالات خمشی در زلزله‌های بزرگ، گسیختگی المان‌های تشکیل دهنده‌ی اتصال و خرابی اجزای اصلی سازه مانند ستون، قبل از خرابی سایر اعضا بوده، که خود منجر به خرابی کل سازه می‌گردد. بنابراین معرفی یک سیستم اتصال خمشی که با رفتار مناسب، بدون ایجاد خرابی در المان‌های اصلی اتصال و اعضای اصلی سازه، انرژی القایی زلزله را به خوبی مستهلک کند، ضروری می باشد. همچنین، یکی دیگر از دلایل کاهش مقاومت سازه‌ها در برابر زمین لرزه‌های بزرگ، عملکرد نامناسب مصالح مصرفی تحت تنش می‌باشد. لذا در مقاله حاضر، عملکرد لرزه ای اتصال فلنجی تیر به ستون فولادی با بکارگیری ورق موجدار در جان مقاطع I شکل و فناوری نانو در مصالح مورد بررسی قرار می گیرد. متغیرهای مورد بررسی به ترتیب شامل سه نوع شکل ورق در جان مقطع تیر (ساده، موج دار کرکره ای، موج دار ذوزنقه ای)، سه نوع ضخامت ورق و دو نوع خصوصیات مصالح (وجود و عدم وجود نانو ذرات) می باشند. بدین ترتیب 18 مدل عددی با ابعاد، خصوصیات و طول یکسان در حالت های مختلف با استفاده از روش اجزای محدود به کمک نرم افزار Abaqus شبیه سازی می شوند. در بیشتر حالت های مورد بررسی، افزایش میزان ضخامت ورق جان منجر به افزایش میزان جذب انرژی نمونه های مورد بررسی شده است. همچنین با افزایش ضخامت، مقادیر تنش های ایجاد شده در اکثر نمونه ها کاهش یافته است، این در حالیست که در نمونه های دارای شکل هندسی ذوزنقه ای اینگونه نبوده و با افزایش ضخامت از 10 به 20 میلیمتر، مقادیر تنش های ایجاد شده بیشتر شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش، افزایش ضخامت المان های سازه ای همیشه منجر به کاهش مقادیر تنش های وارده به سازه نشده و شکل هندسی المان در مقادیر تنش های وارده به سازه بسیار تاثیرگذار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Evaluation of Steel Beam-Column End-Plate Connection, using Corrugated-Web I Sections and Nanotechnology in Materials

نویسندگان [English]

  • Seyed Mehdi Banijamali 1
  • kowsar yazdannejad 2
1 M.Sc. Student in Structural Engineering, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Shahriar Branch, Islamic Azad University,
2 Assistant professor, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University
چکیده [English]

Among the weaknesses of moment connections in large earthquakes were the damage of the connection’s elements and main components of the structure, such as the column, prior to the failure of other members, which causes the total collapse of the structure. Therefore, it is necessary to introduce a moment connection system which dampens the earthquake induction energy well, without damaging the main elements of connection and main structural members. Also, another reason for the low resistance of structures against large earthquakes is the inappropriate function of materials under stress. Therefore, in this study, the seismic performance of steel beam-column end-plate connection using corrugated sheets in I-section and nanotechnology in materials is investigated. The variables studied consist of three types of sheets in the web section (plan, corrugated), three types of sheet’s thicknesses and two types of material properties (St 37 and nanoparticles). Thus, 18 numerical models with similar dimensions, properties and lengths are simulated with the finite element method using Abaqus software. In most of the cases studied, increasing the thickness of the web’s sheet leading to an increase in the energy absorption of the investigated samples. Also, by increasing the thickness, the values of stresses in most samples decreased, However, in the samples with trapezoidal geometries by increasing the thickness from 10 mm to 20 mm, the stress values were increased. According to the results of this study, increasing the thickness of structural elements does not always lead to a decrease in the stress values applied to the structure and the geometrical shape of the element is very effective in the stress values.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Function
  • End-Plate Connection
  • Corrugated Sheet
  • nanomaterial
  • Finite Element
[1]ABAQUS theory manual. Pawtucket, R.I: Hibbitt, Karlsson and Sorensen, Inc.;2016. Version 6.16.
[2]Van-Long, H., Jean-Pierre, J. and Jean-François, J. (2015), “Extended End-Plate to Concrete-Filled Rectangular Column
[3]Jáger, B., L. Dunai, and B. Kövesdi. "Flange buckling behavior of girders with corrugated web Part I: Experimental study."
[4]Fang, Cheng, et al. "Cyclic performance of extended end-plate connections equipped with shape memory alloy bolts." Journal of Constructional Steel Research 94 (2014): 122-136.
[5]Shi, Yongjiu, Gang Shi, and Yuanqing Wang. "Experimental and theoretical analysis of the moment–rotation behaviour of stiffened extended end-plate connections." Journal of constructional steel research 63.9 (2007): 1279-1293.
[6]Haghallahi, Abbas; Hassan Ahmadi and Reza Jan Nisar, 2, Evaluation and Evaluation of the Performance of Welded Beams to Steel Pillars Using Scarfs and Sections, 5th International Conference on Sustainable Development and Civil Engineering, Isfahan, Higher Education Institute
[7]Hosseinzadeh Asl, Masoud and Mahsa Saidzadeh, 1, Investigation of seismic behavior of diagonal beam flange retainer column under different angles with end plate, International Conference on Contemporary Iranian Civil Engineering, Architecture and Urban Planning, Tehran, Asouh University - Tehran - Shahid Beheshti University
[8]Kalali, Hamed, et al. "Hysteretic performance of SPSWs with trapezoidally horizontal corrugated web-plates." Steel Composite Structures, An International Journal 19.2 (2015): 277-292.
[9]Erfani, Saeed, Ahmad Ali Asnafi, and Alireza Goudarzi. "Connection of I-beam to box-column by a short stub beam." Journal of Constructional Steel Research 127 (2016): 136-150.
[10]Jáger, B., L. Dunai, and B. Kövesdi. "Flange buckling behavior of girders with corrugated web Part I: Experimental study." Thin-Walled Structures 118 (2017): 181-195.
[11]Aydın, R., et al. "In-plane behaviour of beam-to-column connections of corrugated web I-sections." Journal of Constructional Steel Research 100 (2014): 183-196.
[12]Aydın, R., et al. "Cyclic behaviour of diagonally-stiffened beam-to-column connections of corrugated-web I sections." Engineering Structures 121 (2016): 120-135.
[13]Yang, R. and Zhou, X "Analysis of the Mechanical Behavior of Bolted Beam-Column Connections with Different Structural Forms." Advances in Civil Engineering 6 (2019): 1-11.
[14]Wu, Y,. et al. " Seismic Performance of Endplate Connections between Steel Reinforced Concrete Walls and Steel BeamsStructural Engineering International 28 (2018): 208-217.
[15]Javidi, Ebrahim and Kamran Marouji, 2, Investigating the Application of Nanotechnology in the Building Industry, 4th International Congress on Civil, Architecture and Urban Development, Tehran, Permanent Secretariat of Conference, Shahid Beheshti University.
[16]Ghobadi, M.S. Mazroib, A., Ghassemieh, M. (2009), Cyclic response characteristics of retrofitted moment resisting connections, doi:10.1016/j.jcsr.2008.02.008, Journal of Constructional Steel Research 65 (2009) 586–598.
[17]Zhi Ge, Zhili Gao “Applications of nanotechnology and nano materials in construction” Advancing and Integration Construction Education,Research & Practice, 2008, Karachi, Pakistan