ارائه روشی نوین برای شناسایی خرابی در اتصالات تیر به ستون و پای ستون قاب فولادی

کورهلی, سید سینا

doi:10.22065/jsce.2021.257528.2293

ارائه روشی نوین برای شناسایی خرابی در اتصالات تیر به ستون و پای ستون قاب فولادی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسنده

سید سینا کورهلی

گروه مهندسی عمران، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

10.22065/jsce.2021.257528.2293

چکیده

در تحقیق حاضر یک روش موثر برای شناسایی خرابی اتصالات تیر به ستون و پای ستون قاب فولادی ارائه شده است. برای مدلسازی اتصالات از فنرهای دورانی استفاده گردیده که آسیب بصورت کاهش در ضریب سختی فنرها در نظر گرفته شده است. پس از مدلسازی المان محدود قاب های مورد مطالعه در محیط نرم افزار متلب، تحلیل مودال بر روی قابهای مورد مطالعه انجام گرفته است. برای در نظر گرفتن خرابی در محل اتصالات سه حالت خرابی فرضی در نظر گرفته شده است. برای تشخیص موقعیت و مقدار خرابی های فرض شده در اتصالات یک مسئله بهینه یابی رابطه سازی شده است. برای حل این مسئله از الگوریتم نوین شعله پروانه که دارای دقت و سرعت بالایی است استفاده می شود. قابهای مورد مطالعه شامل یک قاب فولادی چهار طبقه و یک قاب فولادی نه طبقه است. در قابهای مورد مطالعه خرابی هایی در محل اتصالات تیر به ستون و پای ستون فرض گردید و سپس با روش ارائه شده مقدار و محل آسیب فرض شده در اتصالات شناسایی گردید. نتایج بدست آمده بیانگر یک روش سودمند برای شناسایی خرابی در محل پای ستون و اتصالات قاب های فولادی است که می تواند با دقت بالایی محل و میزان آسیب در اتصالات را شناسایی نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مهندسی سازه و زلزله

عنوان مقاله [English]

A new damage identification method in beam to column connections and column base connections of steel frame

نویسنده [English]

Seyed Sina Kourehli

Department of Civil Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

چکیده [English]

In the present study, an effective method for damage detecting in beam to column connections and column to the ground connections is presented. Rotational springs are used to model the joints (beam to column and column to the ground) of the steel frame. After finite element modeling of the studied frames in Matlab software environment, modal analysis was performed. To identification of joint damages, an optimization problem formulated to identify location and severity of damages. A new optimization algorithm called moth-flame algorithm with high accuracy and speed is used to solve this problem. The joint damages modeled through the reduction of the rotational stiffness factors. To show the performance of presented approach, two frames consist of a four-story steel frame and a nine-story steel frame have been investigated. In the studied frames, damage was assumed at the beam to column connections and column to the ground connections and then the severity and location of damage at the assumed joint were identified by the proposed method. The results indicated that the proposed method is robust to detect damage in beam to column connections and column to the ground connections that can accurately identify the location and severity of damage at the joints.

کلیدواژه‌ها [English]

Damage identification
Beam to column connections
Column to the ground connections
steel frames
Moth-flame optimization algorithm

مراجع

[1] Younesi, A., Rezaifar, O., Gholhaki, M., Esfandiari, A. (2019). “Structural health monitoring of a concrete-filled tube column”, Magazine of Civil Engineering, 85(1), pp. 136–145, DOI: 10.18720/MCE.85.11.

[2] Rezaifar, O., Doostmohammadi, M. (2016). “Damage detection of axially loaded beam: A frequency-based method”, Civil Engineering Infrastructures Journal, 49(1), pp.165-172. doi: 10.7508/ceij.2016.01.012.

[3] Younesi, A., Rezaeifar, O., Gholhaki, M., Esfandiari, A. (2020). “Damage detection in concrete filled tube columns based on experimental modal data and wavelet technique”, Mechanics of Advanced Composite Structures‎, 7(2), pp. 245-254, doi: 10.22075/macs.2020.17087.1195.

[4] Weng, J. H., Loh, C. H., Yang, J. N. (2009). “Experimental study of damage detection by data-driven subspace identification and finite-element model updating”, Journal of structural engineering, 135(12), pp. 1533-1544.

[5] Yang, J. N., Xia Y., Loh, C. H. (2014). “Damage identification of bolt connections in a steel frame”, Journal of Structural Engineering, 140(3) 04013064.

[6] Lei, Y., Li, Q., Chen, F., Chen, Z. (2014). “Damage identification of frame structures with joint damage under earthquake excitation”, Advances in Structural Engineering, 17(8), pp. 1075-1087.

[7] Machavaram, R., Shankar, K. (2013). “Joint damage identification using Improved Radial Basis Function (IRBF) networks in frequency and time domain”, Applied Soft Computing, 13(7), pp. 3366-3379.

[8] Yin, T., Jiang, Q. H., Yuen K. V. (2017). “Vibration-based damage detection for structural connections using incomplete modal data by Bayesian approach and model reduction technique”, Engineering Structures, 132, pp. 260-277.

[9] Kourehli, S.S., Amiri G.G., Ghafory-Ashtiany, M., et al. (2013). “Structural damage detection based on incomplete modal data using pattern search algorithm”, Journal of vibration and control, 19, pp. 821-833.

[10] Kaveh, A., and Dadras A. (2018). “Structural damage identification using an enhanced thermal exchange optimization algorithm”, Engineering Optimization, 50, pp. 430-451.

[11] Mirjalili S. (2015). “Moth-flame optimization algorithm: A novel nature-inspired heuristic paradigm”, Knowledge-based systems, 89, pp. 228-249.

[12] Ghannadi P., Kourehli S. S. (2019). “Structural damage detection based on MAC flexibility and frequency using moth-flame algorithm”, Structural Engineering and Mechanics, 70(6), pp. 649-659.

[13] Mohamadi Dehcheshmeh, M., Ghodrati Amiri, G., Zare Hosseinzadeh, A., Torbatinejad, V. (2019). “Structural damage detection based on modal data using moth-flame optimisation algorithm”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Structures and Buildings, pp.1-15.