کاهش تمرکز تنش در اتصالات خمشی با جان لوله ای توسعه یافته در تیرهای نیمه عمیق

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه آزاد واحد شهر قدس ، تهران ، ایران

2 دانشجوی دکتری عمران-سازه، گروه مهندسی عمران، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تفرش، دانشگاه آزاد اسلامی، تفرش، ایران

چکیده

در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی نوع جدیدی از اتصال با مقطع کاهش یافته RBS که در سال های اخیر با نام TW-RBS نامگذاری شده اند ، خواهیم پرداخت. در اتصال TW-RBS ، از یک لوله فولادی به جای جان صاف در تیر استفاده می شود. در این مقاله اتصال پیشنهادی با نام SW-RBS نام گذاری می شود . در اتصال SW-RBS ، از دو قطعه کمانی شکل به جای جان صاف در ناحیه خالی جان تیر استفاده شده است . قطعات کمانی بخشی از یک لوله فولادی می باشند که برش داده شده اند. تیرهای مورد استفاده در ساخت نمونه ها به صورت نیمه عمیق می باشد . بررسی نتایج رفتار چرخه ای نمونه ها ، نشان می دهد که در تیر SW-RBS نسبت به تیر TW-RBS، اتصال قادر به افزایش تغییرمکان نسبی طبقه (دریفت) به میزان 7 درصد می باشد که از مقدار مشخص شده توسط آیین نامه های لرزه ای موجود ، بیشتر می باشد . بر اساس نتایج نمونه پیشنهادی ، با توجه به افزایش طول ناحیه پلاستیک ، تمرکز تنش در محل جان آکاردئونی ، کاهش یافته است و هیچگونه شکستگی در محل اتصال بال به جان آکاردئونی مشاهده نشده است . میزان تقاضا در بر ستون نسبت به سایر نقاط حدود بیش از 35 درصد کاهش یافته است .

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Decrease of stress concentration in bending connections with developed tubular web in semi-deep beam

نویسندگان [English]

  • Amir Ayazi 1
  • Amir Nadi 2
  • Aboozar Saleh 3
1 Faculty member of IAU of Shahr-e-Qods Branch
2 PhD student
3 Faculty member of IAU
چکیده [English]

In this study, the experimental properties of a new type of reduced-beam section ( RBS ) connection , called TW-RBS is investigated in recent years . In the TW - RBS connection , a steel tube is placed instead of beam flat web . In this paper , the proposed connection is named as ( SW-RBS ). In the SW - RBS connection, two semilunar parts are placed instead of the flat web in empty area of the web of beam. semilunar parts are made of steel tube that are cut. The beams that used for the specimens are semi-deep. The results of cyclic behavior of specimens show that in the SW-RBS in comparison with TW - RBS , the connection is able to increase the relative displacement of the story (drift) by 7 %, which is higher than the value specified by the current seismic code . According to results of proposed connection, increase the plastic hinge area of the beam caused by decrease stress concentration at the connection of the tube and beam and no fracture and cracking occurred at this area . The demand of the column face in comparison with other area dropped by more than 35 % .

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plastic hinge
  • Stress Concentration
  • reduced beam section
  • Semi-deep beam
  • cyclic loading
[1] Federal Emergency Management Agency, 2000b FEMA-355D., State of the art report on connection performance. Washington, D.C., USA.
[2] Naeim, F. (2001). The Seismic Design Handbook. 2nd Ed. Kluwer Academic Publishers.
[3] Roeder, C.W. (2002). Connection performance for seismic design of steel moment frames. Struct. Eng,128(4), 517–525.
[4] Ricles, J.M. (2004). Development of seismic guidelines for deep column steel moment connections. ATLSS Report, No 04–13.
[5] Lee, C.H. Jeon, S.W. Kim, J.H. Uang, Ricles C.M. (2005). Effect of panel zone strength and beam web connection method on seismic performance of reduced beam section steel moment connection. Struct. Eng, 131(12), 1854–1865.
[6] Pachoumis, D.T., Galoussis, E.G. and Kalfas, C.N. Efthimiou, I.Z. (2010). Cyclic performance of steel moment-resisting connections with reduced beam sections-experimental analysis and finite element model simulation. Eng. Struct, 32(9), 2683- 2692.
[7] FEMA-350 (2000a). Seismic design criteria for new moment resisting steel frame construction. Washington.
[8] Yang, Q. and Yang, N. (2009). Seismic behaviors of steel moment resisting frames with opening in beam web. Constr. Steel Res, 65(6), 1323-1336.
[9] Rao, D.P. and Kumar, S.S. (2006). RHS beam-to-column connection with web opening-parametric study and design guidelines. Constr. Steel Res, 62(8), 747-756.
[10] Tsavdaridis, K.D. and D’Mello, C. (2012). Optimisation of novel elliptically-based web opening shapes of perforated steel beams. Constr. Steel Res, 76, 39-53.
[11] Wilkinson, S., Hurdman, G., Crouther, A. (2006). A moment resisting connection for earthquake resisting structure. Constr. Steel Res, 62, 295-302.
[12] Morrison, M., Schweizer, D. and Hassan, T. (2015). An innovative seismic performance enhancement technique for steel building moment resisting connections. Constr. Steel Res, 109, 34-46.
[13] Ataollahi, S., Banan, M.R. and Banan, M.R. (2016). Numerical cyclic behavior of T-RBS: A new steel moment connection.Int. J. Steel. Compos. Struct, 21(6), 1251-1264.
[14] Mirghaderi, S.R., Torabian, S. and Imanpour, A. (2010). Seismic performance of the accordionweb RBS connection. Constr. Steel Res, 66 , 277–288.
[15] Zahrai, S.M., Mirghaderi, S.R. and Saleh, A. (2017). Tubular Web Reduced Beam Section (TW-RBS) connection, a numerical and experimental study and result comparison. Steel. Compos. Struct,23(5), 421-433.
[16] Saleh, A. Zahrai, S.M. and Mirghaderi, S.R. (2016). Experimental study on innovative tubular web RBS connections in steel MRFs with typical shallow beams. Struct. Eng. Mech, 57(5), 785-808.
[17] American Institute of Steel Construction (AISC) (2010). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago.
[18] Zahrai, S.M. Mirghaderi, S.R. and Saleh, A. (2017). Increasing plastic hinge length using two pipes in a proposed web reduced beam section, an experimental and numerical study. Steel. Compos. Struct, 23(4), 421-433.
[19] Saleh, A. Mirghaderi, S.R. and Zahrai, S.M. (2016). Cyclic testing of tubular web RBS connections in deep beams, Constr. Steel Res, 117, 214-226.
[20] Imanpour, A. Torabian, S. and Mirghaderi, S.R. (2019). Seismic design of the double-cell accordion-web reduced beam section connection. Eng. Struct, 191(1), 23–38.
[21] Eldib, M.E. (2004). Buckling analysis of beams with corrugated webs. Proceeding of 5th International Conference on Civil and Architecture Engineering (ICCAE Conf), Singapore.
[22] Eldib, M.E. (2009). Shear buckling strength and design of curved corrugated steel webs for ridges. Constr. Steel. Res, 65, 2129–2139.