مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی تجربی تاثیر الگوهای هندسی میراگرهای شکاف‌دار فولادی بر عملکرد لرزه‌ای اتصالات تیر به ستون

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
10.22065/jsce.2026.579723.3956
چکیده
اتصالات صلب فولادی به‌دلیل ظرفیت چرخشی کم، در زلزله آسیب‌پذیرند. میراگرهای شکاف‌دار راهکاری مؤثر هستند، اما پژوهش‌های پیشین عمدتاً بر کاربردهای برشی- محور در سیستم‌های مهاربندی متمرکز بوده‌اند. این مطالعهء تجربی، میراگرهای شکاف‌دار نصب‌شده در ناحیهء بال پایینی تیر در اتصالات گیردار خمشی را بررسی می‌کند که در آنجا میراگرها ترکیبی از برش و لنگر خمشی قابل‌توجه را تحمل می‌کنند. دوازده میراگر با چهار الگوی هندسی (لوبیایی، شش‌وجهی، بیضی و دمبلی) و سه ضخامت (۴، ۵ و ۶ میلی‌متر) تحت بارگذاری چرخه‌ای(پروتکلFEMA-350) آزمایش و با نمونهء مرجع جوشی مقایسه شدند. همچنین تأثیر همزمان شکل هندسی و ضخامت بر پارامترهای کلیدی عملکرد لرزه‌ای شامل سختی مؤثر، استهلاک انرژی و شکل‌پذیری به‌صورت سیستماتیک ارزیابی گردید.

میراگر بیضی‌شکل با ضخامت ۶ میلی‌متر بهترین عملکرد را داشت: سختی مؤثر30 کیلونیوتن بر میلی‌متر در تغییرمکان ۵۰ میلی‌متر (۲.1 برابر نمونهء دمبلی)، استهلاک انرژی تجمعی ۲۹۰۰ کیلونیوتن- میلی‌متر (۳۵٪ بیشتر از دمبلی) و پایدارترین هیسترزیس. نمونهء مرجع ۶۸٫۵٪ از سختی اولیهء خود را در تغییرمکان ۵۰ میلی‌متر از دست داد و رفتار شکننده نشان داد. افزایش ضخامت از ۴ به ۶ میلی‌متر، سختی و جذب انرژی را در همهء اشکال به‌طور چشمگیری افزایش داد. شکل بیضی با توزیع یکنواخت تنش و بدون گوشهء تیز، به‌عنوان هندسهء بهینه معرفی می‌شود که خسارت را در المان فیوز قابل‌تعویض متمرکز کرده و تعمیرپذیری پس‌اززلزله را فراهم می‌کند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که انتخاب همزمان شکل بهینه و ضخامت مناسب، می‌تواند عملکرد اتصالات را به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بهبود بخشد و جایگزین مناسبی برای اتصالات جوشی سنتی ارائه دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of the Effect of Geometric Pattern of Steel Slit-Yielding Dampers on the Seismic Performance of Beam-to-Column Connections

نویسندگان English

RAMIN Ehsani 1
sasan tameskani 2
1 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Se.C, Islamic Azad University, Semnan, Iran
2 Ph.D student, Department of Civil Engineering, Se.C, Islamic Azad University, Semnan, Iran
چکیده English

Steel rigid connections are vulnerable to seismic damage due to low rotational capacity. Slit dampers offer an effective solution, but previous studies primarily focused on shear-dominant applications in bracing systems. This experimental study investigates slit dampers installed in the beam bottom flange zone of rigid moment connections, where they resist combined shear and considerable flexural moment. Twelve dampers with four geometric patterns (straight, hexagonal, elliptical, and dumbbell) and three thicknesses (4, 5, and 6 mm) were tested under cyclic loading (FEMA 350 protocol) and compared with a reference welded connection. Furthermore, the interactive effects of geometric shape and plate thickness on key seismic performance parameters—including effective stiffness, energy dissipation, and ductility—were systematically evaluated.

The elliptical damper with 6 mm thickness exhibited the best performance: effective stiffness of 5.0 kN/mm at 50 mm drift (2.1 times that of dumbbell type), cumulative energy dissipation of 2900 KN.mm (35% higher than dumbbell), and the most stable hysteresis. The reference connection lost 68.5% of its initial stiffness by 50 mm drift, showing brittle behavior. Increasing thickness from 4 to 6 mm significantly enhanced stiffness and energy absorption in all geometries. The elliptical shape, with uniform stress distribution and no sharp corners, is introduced as the optimal geometry, concentrating damage in the replaceable fuse element and enabling post-earthquake reparability. The findings demonstrate that the simultaneous selection of optimal shape and appropriate thickness can substantially improve connection performance, offering a viable alternative to traditional welded connections.

کلیدواژه‌ها English

seismic performance
beam-to-column
connection
Slit steel damper
Geometry shape
Dissipation of energy

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 26 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 07 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 14 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 26 تیر 1405