مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

تاثیر سخت کننده های الحاقی بر عملکرد لرزه ای اتصال تیر به ستون فولادی پر شده با بتن

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار،گروه مهندسی عمران، واحد خمین، دانشگاه آزاد اسلامی، خمین، ایران
2 استادیار،گروه مهندسی عمران، واحد الیگودرز، دانشگاه آزاد اسلامی، الیگودرز ، ایران
3 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد خمین، دانشگاه آزاد اسلامی، خمین، ایران،
چکیده
یکی از سیستم‌های رایج سازه‌ای، قاب‌های خمشی فولادی می‌باشد که عوامل مختلفی در میزان شکل‌پذیری این قاب‌ها موثر می‌باشند. بررسی عملکرد چشمه اتصال و شکل پذیری و جذب انرژی در اتصال تیر به ستون یکی از موارد مهم در طراحی اتصال می باشد. هدف از این پژوهش بررسی اثر سخت کننده بر روی رفتار اتصال تیر به ستون بوده است. جهت مدلسازی از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده است. برای بارگذاری از بار سیکلی استفاده شده است. ضخامت سخت کننده نیز 2/1، 4/1 و 6/1 سانتیمتر در نظر گرفته شده است. علاوه براین، مدل ها در دو حالت ستون های فولادی پر شده با بتن و بدون بتن مقایسه شده اند. از نوآوری های پژوهش پیشنهاد یک اتصال با روش جدید و الحاق یک سخت کننده در محل اتصال تیر به ستون می باشد. نتایج نشان می‌دهند که افزایش ضخامت سخت‌کننده تا حدود 15 درصد موجب افزایش ظرفیت لنگر می‌شود، با افزایش ظرفیت از 4 درصد در ضخامت 2/1 سانتیمتر تا 15 درصد در ضخامت 6/1 سانتیمتر. با این حال، در برخی مدل‌ها تفاوت قابل توجهی بین ضخامت‌های 4/1 و 6/1 سانتیمتر مشاهده نشد، که نشان می‌دهد پس از رسیدن به ضخامت بهینه، افزایش بیشتر ممکن است تأثیر زیادی نداشته و تنها هزینه‌ها را افزایش دهد. همچنین، مدل‌هایی که دارای سوراخ بودند، به‌ویژه مدل با دو ردیف سوراخ بیضی شکل، عملکرد بهتری نسبت به مدل‌های بدون سوراخ نشان دادند. در ستون‌های پر شده با بتن حدود 11 تا 25 درصد بیشتر از ستون‌های بدون بتن لنگر خمشی تحمل کردند، که تأکیدی بر تأثیر مثبت بتن بر افزایش ظرفیت خمشی است.به صورت کلی نتایج این پژوهش نشان میدهد که استفاده مؤثر از سخت‌کننده‌ها و بتن در قاب های خمشی فولادی تأثیرات عملکردی و اقتصادی مناسبی دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The effect of additional stiffeners on the Seismic performance of beam connection to concretes filled steel column

نویسندگان English

Ali Parvari 1
Mehdi Vajdian 2
ghasem asgari 3
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Khomein Branch, Islamic Azad University, Khomein, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Aligudarz Branch, Islamic Azad University, Aliudarz, Iran
3 M.Sc.,Department of Civil Engineering, Khomein Branch, Islamic Azad University, Khomein, Iran
چکیده English

One of the common structural systems is steel moment frames, which are affected by various factors in the formability of these frames. Examining the performance of the connection spring and the ductility and energy absorption in the beam-to-column connection is one of the important issues in connection design. The purpose of this study was to investigate the effect of hardening on the beam-to-column connection behavior. Abaqus finite element software is used for modeling. Cyclic load is used for loading. The thickness of the hardener is 1.2, 1.4 and 1.6 cm. In addition, the models have been compared in two cases of steel columns filled with concrete and without concrete. One of the innovations of the research is the proposal of a connection with a new method and the addition of a stiffener at the joint of the beam and the column. The results show that increasing the thickness of the stiffener up to about 15% increases the anchor capacity, with an increase in capacity from 4% in the thickness of 1.2 cm to 15% in the thickness of 1.6 cm. However, in some models, no significant difference was observed between thicknesses of 1.4 and 1.6 cm, indicating that once the optimum thickness is reached, further increases may not have much effect and only increase costs. Also, the models with holes, especially the model with two rows of oval holes, performed better than the models without holes. In the columns filled with concrete, about 11 to 25% more moment was tolerated than the columns without concrete, which emphasizes the positive effect of concrete on increasing the moment capacity. In general, the results of this research show that the effective use of hardeners and concrete in structures Steel moment has good functional and economic effects.

کلیدواژه‌ها English

panel zone
stiffener
bending capacity
concrete-filled steel column
seismic performance
[1].  Shirasb S. (2014). "Investigation of seismic behavior of steel beam connection to CFT column by end plate and the tendency of restraint passing through the column", Imam Khomeini International University - Qazvin - Faculty of Engineering. [In Persian]
[2].  Dehghani Ehsan, Bahrani Mohammad Kazem, Afkhami Vahidreza. Investigating how to model the connection spring area in steel frames clamped with end plates. Scientific-Research Journal of Civil Engineering, Volume 17, Number 2, pp. 119-131. [In Persian]
[3].  ECCS-European Convention for Constructional Steelwork. (2015). Design of steel structures: eurocode 3: design of steel structures, part 1-1: general rules and rules for buildings. John Wiley & Sons.
[4].  Sheet, I.S., Gunasekaran, U. and MacRae, G.A. (2013), “Experimental Investigation of CFT Column to Steel Beam Connections under Cyclic Loading”, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 86, pp. 167-182.
[5].  Wu, Liao. "Experimental study on panel zone behavior of diaphragm-through connections to concrete-filled tube columns." Advances in Structural Engineering 23, no. 1 (2020): 190-202.
[6].  Wu, L., Chen, Z., Rong, B., & Luo, S. (2016). Panel zone behavior of diaphragm-through connection between concrete-filled steel tubular columns and steel beams. Advances in Structural Engineering, 19(4), 627-641.
[7].  Pan, L., Chen, Y., Chuan, G., Jiao, W., & Xu, T. (2016). Experimental evaluation of the effect of vertical connecting plates on panel zone shear stability. Thin-Walled Structures, 99, 119-131.
[8].  Wang, P., Wang, Z., Pan, J., Zheng, Y., & Liu, D. (2019). Cyclic Behavior of Steel Beam to CFT Column Connections with Gusset Plates. Advances in Civil Engineering, 2019.
[9].  Maikol Del Carpio, R., Mosqueda, G., & Lignos, D. G. (2019). Experimental investigation of steel building gravity framing systems under strong earthquake shaking. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 116, 230-241.
[10].                    Ahmadi, M. M., & Mirghaderi, S. R. (2019). Experimental studies on through-plate moment connection for beam to HSS/CFT column. Journal of Constructional Steel Research, 161, 154-170.
[11].                    Atmaji, A. D., Suswanto, B., & Wahyuni, E. (2019). CONNECTION MODEL OF CONCRETE FILLED STEEL TUBE (CFT) COLUMN TO STEEL BEAM UNDER CYCLIC. Journal of Civil Engineering, 34(1), 9-17.
[12].                    Hasan, M. J., Ashraf, M., Al-Deen, S., Shill, S. K., & Uy, B. (2021, December). Stainless steel top-seat angle beam-to-column connection: Full-scale test and analytical modelling. In Structures (Vol. 34, pp. 4322-4338). Elsevier.
[13].                    Chen, P., Pan, J., Hu, F., & Wang, Z. (2022). Experimental investigation on earthquake-resilient steel beam-to-column joints with replaceable buckling-restrained fuses. Journal of Constructional Steel Research, 196, 107413.
[14].                    Lingli Pan. Pan, Lingli, et al. "Experimental evaluation of the effect of vertical connecting plates on panel zone shear stability." Thin-Walled Structures 99 (2016): 119-131.
[15].                    AISC, (2010), “Specification for Structural Steel Buildings”. American Institute of Steel Construction, Chicago, IL.

  • تاریخ دریافت 31 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 19 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش 04 آبان 1403