مطالعه عددی رفتار اتصالات کناری با ورق جانبی در قاب های مرکب فولادی و بتنی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سازه، دانشکده مهندسی عمران، گروه عمران، دانشگاه علوم و فنون مازندران، بابل، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

یکی از مهمترین اجزاء در سازه های فولادی، اتصالات آن ها می باشد. یکی از اتصالات فولادی که در سالیان گذشته پیشنهاد شده است، استفاده از ورق های کناری است که تا حدودی تضمین کننده رفتار خطی چشمه اتصال است زیرا عیوب قلوه کن شدن بال ستون، کرنش های پیچیده سه محوره در وجه اتصال بال تیر به بال ستون، و ضعف رفتار چشمه اتصال در جان ستون را مرتفع می سازد. امروزه استفاده از مقاطع مرکب پر شده با بتن به صورت گسترده ای در بسیاری از سازه ها مورد توجه واقع شده است. از آنجا که بال تیر در سیستم اتصال با ورق کناری به بال ستون متصل نیست، تمام آسیب پذیری ها و عدم قطعیت های رفتار ترد اتصالات متداول که در رفتار جوش نفوذی کامل بال های تیر به بال ستون نهفته است، از بین می رود. از این رو در این تحقیق بررسی رفتار اتصالات کناری با ورق جانبی در قاب های مرکب فولادی و بتنی بررسی شده است. بدین ترتیب پس از کسب اطمینان از روند مدلسازی با صحت سنجی یک اتصال فولادی در نرم افزار آباکوس، یک تیر U شکل فولادی مرکب به ستون CFT با ورق کناری مدلسازی شده و پارامترهای مختلفی بررسی شد. نتایج به دست آمده تحلیلی نشان داد با افزایش عرض ورق ( با فرض ارتفاع یکسان) بر میزان مقاومت، سختی، شکل پذیری و جذب انرژی افزوده شده است. با کاهش نسبت d/t ستون بر میزان مقاومت، سختی و جذب انرژی افزوده شده است و شکل پذیری کاهش یافته است. با افزایش مقاومت فشاری بتن بر میزان مقاومت، سختی ، شکل پذیری و جذب انرژی افزوده می شود. نحوه آرایش پیچ ها ، قطر پیچ ها ، نسبت d/t تیر و افزودن ضخامت ورق کناری تاثیر زیادی بر مقاومت، سختی و شکل پذیری و جذب انرژی اتصال ندارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study of the behavior of side connections with side plate in composite steel and concrete frames

نویسندگان [English]

  • Ali Koosha 1
  • Morteza Naghipour 2
1 Master of Structures, Department of Civil Engineering, Mazandaran University of Siecnce and Technology, Babol, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

One of the most important components in steel structures is their joints. It is a matter of correct design of steel members, especially fittings. Since the beam flange is not connected to the column flange in the side plate connection system, all the vulnerabilities and uncertainties of the brittle behavior of conventional joints that in the full penetration welding behavior of the beam flange to the column wing are eliminated. Today, the use of composite sections filled with concrete has been widely considered in many structures. One of the steel joints that has been proposed in the past years is the use of side plates, which to some extent guarantees the linear behavior of the connection spring. In this research, the behavior of side joints with side panels in composite steel and concrete frames has been investigated. Thus, after ensuring the modeling process by validating a steel connection in Abacus software, a U-shaped steel beam composed of a CFT column with a side plate is modeled and parameters has been investigated.The effects of compressive strength of concrete were also investigated. The results showed that except for the diameter of the screws, other factors affect the strength, hardness and ductility . Increasing the width of the plate has increased the strength, stiffness, ductility and energy absorption. By decreasing the d / t ratio of the column, the strength, stiffness and energy absorption are increased and the ductility is reduced. As the compressive strength of concrete increases, the amount of strength, stiffness, ductility and energy absorption increases. The arrangement of the screws, the diameter of the screws, the d / t ratio of the beam and the addition of the thickness of the side plate do not have much effect on the strength, stiffness and ductility and energy absorption of the joint.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Connection
  • side plate
  • strength
  • ductility
  • energy absorption
  • composite steel and concrete frames
[1] Michael D. Engelhardt Thomas A. Sabol "Reinforcing of steel moment connections with cover plates: benefits and limitations" Engineering Structures, Vol. 20, Nos 4-6, pp. 510-520, 1998
[2] Houghton, D.L. 1998. The Sideplate Moment Connection: A Design Breakthrough Eliminating Recognized Vulnerabilities in Steel Moment Frame Connections, Proceedings of the 2nd World Conference on Steel Construction, San Sebastian, Spain.
[3] Xing Xu1 · Rui Cheng1,2 · Pu Yang1,2 · Ruiqi Liu1 .  "Cyclic Loading Test for Concrete‑Filled U‑Shaped Steel Beam to Concrete‑Filled Steel Tube Column Connections", International Journal of Steel Structures (2020), ISSN 2093-6311.
[4] Hanchao Liu, Jiping Hao, Qiang Xue, Xiaoling Sun, Seismic performance of a wall-type concrete-filled steel tubular column with a double side-plate I-beam connection, Thin–Walled Structures 159 (2021) 107175
[5] Piseth Heng, Clemence Lepourry, Hugues Somja, Franck Palas, Behaviour of a joint between a U-shaped steel-concrete beam and a concrete-filled steel tubular column, Journal of Constructional Steel Research 175 (2020) 106322
[6] Jong-Jin Lim, Tae-Sung Eom, Jin-Won Kim, Tae-Hyu Ha, Cyclic loading tests of interior beam–column connections for concrete-filled thin-walled tube columns, Engineering Structures 190 (2019) 20–30
[7] Cheng-Cheng Chen, Erwin, Charles Julius Salim, New scheme for beam with side plates for seismic applications o mitigate construction difficulties, Journal of Constructional Steel Research 168 (2019) 105878
[8] Cheng-Cheng Chen, Erwin ., Charles Julius Salim, Rudy Tiara, Seismic performance of wide flange steel beams partly covered by side plates, Journal of Constructional Steel Research 148 (2018) 275–286
[9] Ben Mou, Yongtao Bai, Experimental investigation on shear behavior of steel beam-to-CFST column connections with irregular panel zone, Engineering Structures 168 (2018) 487–504
[10] Iman Faridmehr, Mohd Hanim Osman, Mamood Md. Tahir, Ali Farokhi Nejad, Reza Hodjati, Severe Loading Assessment of Modern and New Proposed Beam to Column Connections, Latin American Journal of Solids and Structures 12 (2015) 1202-1223
 
]11 [ناطقی الهی, فریبرز, طباطبائی, زهرا. (۱۳۸۹). معرفی اتصال خمشی تیر به ستون قوطی فولادی بااستفاده از صفحات کناری. مهندسی عمران, دوره ۲، ۲۶ (۱)، صفحات ۱۳-۲۰
] 12[ نقی پور، م.، و قائدرحمت، م. (1389). مطالعه تجربی و مدلسازی اتصالات خمشی فولادی با صفحات کناری و ارائه هندسه جدید جهت بهبود رفتار اتصال. سازه و فولاد, 6(7), 83-95.
[13] Saberi, V., Saberi, H., Mazaheri, O., Sadeghi, A. (2021). Numerical Investigation of Shape Memory Alloys and Side Plates Perforation Effect on Hysteresis Performance of Connections. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(8), 19-19.
[14] Vaseghi Amiri, Naghipour, Rahmani, (2010). INVESTIGATION OF THE BEHAVIOR FACTOR IN DUAL SYSTEMS WITH SIDE PLATE CONNECTION. Journal of Modeling in Engineering, 8(21), 67-82.
[15] Lai-Yun Wu, Lap-Loi Chung, Sheng-Fu Tsai, Tung-Ju Shen, Guo-Luen Huang, Seismic behavior of bolted beam-to-column connections for concrete filled steel tube, Journal of Constructional Steel Research 61 (2005) 1387–1410
[16] Lai-Yun Wu, Lap-Loi Chung, Sheng-Fu Tsai, Tung-Ju Shen, Guo-Luen Huang, Seismic behavior of bolted beam-to-column connections for concrete filled steel tube, Journal of Constructional Steel Research 61 (2005) 1387–1410
[17] Hognestad E. 1951 , "A study of combined bending and axial load in reinforced concrete members", University of Illinois Engineering Experiment Station, Volume 49, Number 22.
[18] Saberi, V., Saberi, H., Mazaheri, O., Sadeghi, A. (2021). Numerical Investigation of Shape Memory Alloys and Side Plates Perforation Effect on Hysteresis Performance of Connections. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(8), 19-19.
[19] Uang, C.M, 1991, Establishing R (or Rw) and Cd Factors for Building Seismic Provisions, Journal of structural Engineering, ASCE, pp. 19-28.