تحلیل اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور به روش اجزای محدود

ایزدی نیا, محسن; طراوت, محمد

doi:10.22065/jsce.2018.121117.1483

تحلیل اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور به روش اجزای محدود

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه آموزشی سازه، دانشکده عمران ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، نجف آباد، ایران

² گروه آموزشی عمران ، دانشکده عمران ، واحد نجف آباد ، دانشگاه آزاد اسلامی ، نجف آباد ، ایران

10.22065/jsce.2018.121117.1483

چکیده

به منظور بر طرف نمودن مشکل دسترسی به داخل ستون‌های توخالی برای سفت نمودن مهره پیچ ها در اتصالات پیچی و رسیدن به یک اتصال مناسب چه از نظر صلبیت و سختی و چه از لحاظ نحوه رفتار مناسب راه حل‌های متفاوتی توسط محققان مختلف پیشنهاد گردیده که از این میان میتوان به اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور اشاره نمود.این اتصال با انواع مختلف با تعداد پیچ های کور و نبشی اتصال مختلف قابل اجرا می باشد. از این میان اتصال با نبشی بال و اتصال آن به وسیله پیچ کور به ستون توخالی با رفتار مناسب خود اتصال را به سمت یک اتصال نیمه صلب هدایت خواهد نمود. در این تحقیق اثر تغییر پارامترهای مختلف در رفتار اتصال تیر فولادی به ستون توخالی به وسیله نبشی با پیچ کور تحت بارگذاری یکنوا مورد بررسی قرار گرفته است. از روش اجزای محدود غیر خطی و نرم افزارABAQUS و همچنین برای مدل سازی اتصال دارای پیچ کور از المان-های سه بعدی solid استفاده گردید که از نوع المان‌های محیط پیوسته می باشد و کل حجم سه بعدی سازه را مدل می‌کنند. رفتار اتصال با تغییر پارامترهای مختلف از جمله ارتفاع تیر، ضخامت ستون، طول بال نبشی و تعداد پیچ های کور مورد بررسی گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که افزایش ارتفاع تیر، افزایش ضخامت ستون ، افزایش طول بال نبشی باعث افزایش درصد گیرداری اتصال می شوند. همچنین با بررسی مدلسازی‌های انجام گرفته درصد گیرداری اکثر مدل ها به جز چند عدد از آنها که کمتر از 20% بود، بین 20 % و 90 % می باشد، بنابراین با توجه به محدودة درصد گیرداری برای اتصالات نیمه صلب، این مدلها به صورت اتصال نیمه صلب رفتار کرده اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

تحلیل، طراحی و اجرای سازه های فولادی

عنوان مقاله [English]

Finite element analysis of steel beam-hollow column angle connection with blind bolts

نویسندگان [English]

mohsen izadinia ¹
mohamad taravat ²

¹ structure department, civil engineering faculty, islamic azad university najafabad branch, najafabad, iran

² Department of civil engineering , civil engineering faculty, Najafabad branch, islamic azad university, Najafabad, Iran

چکیده [English]

In order to solve the problem of access to inside of hollow columns for tightening bolts and achieving a suitable connection both in terms of rigidity and stiffness and in terms of the proper behavior, various solutions have been suggested by researchers. One of these solutions is steel beam to hollow column connection by an angle and blind bolts. This connection can be made in different types with different number of blind bolts. Connection with flange angle and blind bolts have showed proper and semi-rigid behaviour.In this research, the effect of changing various parameters on the behavior of steel beam-hollow column connection with angle and blind bolts was investigated under monotonic loading. The nonlinear finite elements method and Abaqus software was considered and solid three-dimensional elements as continuum elements was supplied in connection models. The behavior of connection was studied by changing various parameters such as beam height, column thickness, length of angle leg and number of blind bolts. The results show that increasing height of the beam, thickness of the column and length of angle leg raises the connection’s rigidity. Also, increasing the above mentioned parameters leads a simple connection toward semi-rigid connection. Also, by studying the models, the rigidity degree of most models except a few of them, which is less than 20%, is between 20% and 90%. Considering the rigidity degree, studied models behaved as semi-rigid connections.

کلیدواژه‌ها [English]

blind bolt
angle
hollow column
finite elements method
semi-rigid connection
monotonic loading

مراجع

[1] Garlock, M; Ricles, J; Sause R.(2003). Cyclic load tests and analysis of bolted top and seat angle connection. Journal of Structure Engineering, Amer Soc Civil Engineer; 129(12):1615–25

[2] Tabsh, SW; Mourad, S.(1997). Resistance factors for blind bolts in direct tension. Engieering Structure;12(19):995–1000.

[3] Klippel, S.(1998).Recent design developments with blind mechanically operated bolt systems for use with hollow section steelwork. Journal Constructure Steel Research, 46(1–3):267–8.

[4] Occhi, F.(1996). Hollow section connections using (Hollofast) HolloBolt expansion bolting. CIDECT Report 6G-14E/96.

[5] Korol, RM; Ghobarah, A; Mourad S. Blind bolting W-shape beams to HSS columns.(1993). Journal Structure Engineering ASCE;119(12):3463–81.

[6] Liu, Y; Málaga-Chuquitaype, Elghazouli, AY.(2012). Behaviour of beam-to-tubular column angle connections under shear loads. Engineering Structure;42:434–56

[7] Elghazouli, AY; C. Málaga - Chuquitaype ; J.M, Castro , A.H, Orton.(2009).Experimental monotonic and cyclic behaviour of blind-bolted angle connections. Engineering Structures; 31 2540_2553

[8] Lindapter International Ltd. Type HB hollo-bolt for blind connection to structural steel and structural tubes Bradford (England); 1995.

[9] ECCS, European Convention for Constructional Steelwork. Recommended testing procedure for assessing the behaviour of structural steel elements under cyclic loads. Brussels; 1986.

[10] Tizani, W; Wang, ZY & Hajirasouliha, I.(2013). Hysteretic performance of a new blindbolted connection to concrete filled columns under cyclic loading An experimental investigation. Engineering Structures, 46(2013)535-546.

[11] Jingfeng, Wang; LinZhang, B.F; Spencer, Jr.(2013). Seismic response of extended end plate joints to concrete-filled steel. Engineering Structures, 49876–892.

[12] AISC. Hollow structural section connections manual. Chicago (Illinois, USA):American Institute of Steel Construction; 1997.

[13] Liu, Y; C. Málaga-Chuquitaype; AY, Elghazoul.(2012). Behaviour of beam-to tubular column angle connections under shear loads; Engineering Structures, 42(2012) 434-456.