مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی آزمایشگاهی و عددی عملکرد لرزه‌ای اتصالات فولادی مجهز به میراگر تسلیمی قابل‌تعویض

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
2 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران
4 دانشیار، پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.579214.3952
چکیده
میراگرهای تسلیمی به‌عنوان اجزای اتلاف انرژی می‌توانند با قرارگیری در اتصالات سازه‌ای، بخش قابل‌توجهی از انرژی ورودی ناشی از زلزله را مستهلک کرده و در نتیجه میزان نیروی منتقل‌شده به اجزای اصلی سازه را کاهش دهند. در این تحقیق، طرحی جدید برای اتصال تیر به ستون ارائه شده است که در آن از یک میراگر تسلیمی قابل‌تعویض استفاده می‌شود. در گام نخست، رفتار آزمایشگاهی سه اتصال مجهز به میراگرهای با شکل‌های O، U و S مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج هیسترزیس آزمایشگاهی، شاخص‌های لرزه‌ای شامل لنگر بیشینه، سختی الاستیک، میزان شکل‌پذیری، انرژی جذب‌شده تجمعی و نسبت میرایی معادل استخراج شد. با توجه به عملکرد مطلوب‌تر اتصال مجهز به میراگر Uشکل در آزمایش‌ها، بخش عددی پژوهش بر همین نوع میراگر متمرکز شد. به این ترتیب تأثیر تغییر شعاع خم و ضخامت میراگر Uشکل بر ویژگی‌های لرزه‌ای اتصال مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش، 16 مدل عددی در نظر گرفته شد که شامل چهار مقدار متفاوت برای ضخامت و شعاع خم میراگر بودند. در نهایت، تأثیر تغییر مقطع تیر بر نتایج نیز بررسی شد، با این فرض که فاصله میراگر تا پین دوران ثابت باقی بماند. نتایج تجربی نشان دادند که میراگر Uشکل به دلیل هندسه خاص خود، بیشترین شکل‌پذیری و ظرفیت جذب انرژی را در میان نمونه‌ها ارائه می‌دهد. در مقابل، هرچند میراگر Sشکل دارای مقاومت اولیه بیشتری بود، اما به دلیل وقوع شکست زودرس، توان کمتری در جذب انرژی از خود نشان داد. نتایج تحلیل‌های عددی نیز نشان داد که با افزایش ضخامت و کاهش شعاع خم میراگر، مقادیر سختی اتصال، لنگر نهایی و انرژی تجمعی افزایش یافته و این تغییرات روندی غیرخطی دارند. همچنین بررسی اثر تغییر مقطع تیر نشان داد که تا زمانی که فاصله میراگر تا پین دوران ثابت باقی بماند، تغییر مقطع تیر تأثیر قابل‌توجهی بر نتایج نخواهد داشت.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental and Numerical Investigation of the Seismic Performance of Steel Connections Equipped with a Replaceable Yielding Damper

نویسندگان English

Ali Hadi 1
Mehrzad TahamouliRoudsari 2
Mohammad Reza Ghotb 3
Behrokh Hosseini Hashemi 4
1 Ph.D. Student Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
4 Associate Professor, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology, Tehran, Iran.
چکیده English

Yielding dampers, as energy dissipation devices, can be installed within structural connections to dissipate a significant portion of the seismic input energy, thereby reducing the forces transmitted to the primary structural members. In this study, a new beam-to-column connection is proposed in which a replaceable yielding damper is employed. In the first stage, the experimental behavior of three connections equipped with O‑, U‑, and S‑shaped dampers was investigated. From the experimental hysteresis responses, seismic performance indices including maximum moment, elastic stiffness, ductility, cumulative absorbed energy, and equivalent damping ratio were extracted. Considering the superior performance of the connection equipped with the U‑shaped damper in the experiments, the numerical part of the study focused on this damper configuration. Accordingly, the effects of variations in the bend radius and thickness of the U‑shaped damper on the seismic characteristics of the connection were examined. In this phase, 16 numerical models were developed, incorporating four different values for the damper thickness and bend radius. Finally, the effect of changing the beam section on the results was also investigated, assuming that the distance between the damper and the rotational pin remained constant. Experimental results indicated that the U‑shaped damper, due to its specific geometry, provided the highest ductility and energy dissipation capacity among the tested specimens. In contrast, although the S‑shaped damper exhibited higher initial strength, its energy dissipation capacity was lower due to premature failure. Numerical analysis results further showed that increasing the damper thickness and reducing the bend radius led to increases in connection stiffness, ultimate moment, and cumulative energy dissipation, following a nonlinear trend. Moreover, the investigation of beam section variation indicated that, as long as the distance between the damper and the rotational pin remains constant, changing the beam section does not significantly affect the results.

کلیدواژه‌ها English

Yielding damper
Cyclic behavior
Steel connections
Energy dissipation
Numerical studies

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 31 فروردین 1405
  • تاریخ پذیرش 07 خرداد 1405