بررسی مقاومت و رفتار تیر پیوند به ستون در مهاربندهای واگرا به روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

در سیستم قاب­های مهاربندی شده برون محور (واگرا یا EBF (Eccentric Braced Frame))، شکل­پذیری مورد نیاز قاب، و نیز بخش عمده­ای از جذب و استهلاک انرژی تحمیل شده به سیستم، توسط تیر پیوند (Link) تأمین می­گردد، که مقدار آن بستگی به مشخصات و جزئیات هندسی این تیر دارد. بهترین حالت جهت تأمین سختی و شکل­پذیری مطلوب، هنگامی ایجاد می­شود که تیر پیوند در برش عمل نماید. در این حالت، نقش ضخامت بال، جان و سخت کننده­های (Stiffener) تیر اهمیت زیادی پیدا می­کند. در این مقاله، به بررسی رفتار اتصال تیر پیوند به ستون به روش اجزای محدود در نرم­افزار Abaqus پرداخته شده است. پارامتر متغیر در این مطالعه، ضخامت صفحات تشکیل دهنده تیر پیوند می­باشد. در نهایت، با مقایسه نتایج تأثیر ضخامت هر یک از اجزای تیر پیوند بر روی رفتار نهایی آن، بررسی­های مقتضی انجام گردید که نشان می­دهد با وجودی که افزایش ضخامت جان نقش تعیین کننده­ای در قدرت باربری تیر پیوند دارد، اما مقدار آن باید به حداکثر نصف ضخامت بال محدود گردد تا شکل­پذیری مورد انتظار از تیر پیوند تأمین گردد. همچنین برای رسیدن به یک عملکرد بهینه در مکانیسم گسیختگی در تیر پیوند، باید از سخت کننده­هایی با ضخامت بیشتر از ضخامت جان استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Resistance and Behavior of Link Beam in Eccentric Braced Frames by Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • Moosa Mazloom
  • Ali Sina Salehpour
Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University

کلیدواژه‌ها [English]

  • Link
  • EBF
  • Cyclic loads
  • finite element method
[1]        American Institute of Steel Construction, (AISC), "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings", Chicago, US, 2005.
[2]        Ricles, J. M., Popov, E. P., "Dynamic Analysis of Seismically Resistant Eccentrically Braced Frames", Report No. UBC/EERC-87/07, Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley, Richmond, CA, 1987, pp 29-34.
[3]        Gulec, C. K., Gibbons, B. A., Whittaker, A. S., "Damage States and Fragility Functions for Link Beams in Eccentrically Braced Frames", Journal of Constructional Steel Research, 2011, 67 (9), 1299-1309.
[4]        Malley, J. O., Popov, E. P., "Shear Links in Eccentrically Braced Frames", ASCE Journal of Structural Division, 1984, 110 (9), 2275-2295.
[5]        Tsai, K. C., Engelhardt, M. D., Nakashima, M., 2000, "Cyclic Performance of Link-to-Box Column Connections in Steel Eccentrically Braced Frames", The 1st International Conference on Structural Stability and Dynamics, 2000.
[6]        Prinz, G. S., Richards, P. W., "Eccentrically Braced Frame Links with Reduced Web Sections", Journal of Constructional Steel Research, 2009, 65, 971-978.
[7]        Okazaki, T., Arce, G., Ryu, H. C., Engelhardt, M. D., "Experimental Study of Local Buckling, Overstrength, and Fracture of Links in Eccentrically Braced Frame", Journal of Structural Engineering, 2005, 131 (10), 1526-1535.
[8]        Kasai, K., Popov, E. P., "Cyclic Web Buckling Control for Shear Link Beams", ASCE Journal of Structural Engineering, 1986, 112 (3), 505-523.
[9]        Arce, G., "Impact of Higher Strength Steels on Local Buckling and Overstrength of Links in Eccentrically Braced Frames", MSc Thesis, Department of Civil Engineering, University of Texas at Austin, US, 2002.
[10]     Gálvez, P., "Investigation of Factors Affecting Web Fractures in Shear Links", MSc Thesis, Department of Civil Engineering, University of Texas at Austin, US, 2004.
[11]     McDaniel, C. C., Uang, C. M., Seible, M., "Cyclic Testing of Built-Up Steel Shear Links for the New Bay Bridge", ASCE Journal of Structural Engineering, 2003, 129 (6), 801-809.
[12]     Becker, R., Ishler, M., "Seismic Design Practice For Eccentrically Braced Frames-Based on the 1994 UBC", Steel Tips, 1996, 101 (7), 73-105.
[13]     Bruneau, M., Uang, C. M., Whittaker, A., "Ductile Design of Steel Structures", McGraw-Hill, 1997.
[14]     SEAOC, "Seismic Design Manual-Building Design Examples: Steel, Concrete, and Cladding", Volume III, Seismology Committee of Structural Engineers Association of California, Sacramento, California, 2000.
[15]     Roeder, C. W., Popov, E. P., "Inelastic Behavior of Eccentrically Braced Steel Frames Under Cyclic Loadings", Report No. UCB/EERC-77/18, Earthquake Engineering Research Center, University of California at Berkeley, US, 1977.
[16]     Manheim, D. N., "On the Design of Eccentrically Braced Frames", PhD Thesis, Department of Civil Engineering, University of California at Berkeley, US, 1982.
[17]     Popov, E. P., Kasai, K., Engelhardt, M. D., "Advances in Design of Eccentrically Braced Frames", Earthquake Spectra, 1987, 3 (1), 43-55.
[18]     Englekirk, R., "Steel Structures, Controlling Behavior Through Design", John Wiley & Sons, US, 1994.
[19]    پورزینعلی، س.، شیرین­زاده، م.، "مطالعه رفتار اتصال صلب تیر پیوند به ستون در بادبندهای EBF با شکل­پذیری ویژه در مقابل زلزله"، ششمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران، 6 و 7 اردیبهشت، 1390.
[20]     American Institute of Steel Construction, Inc. (AISC), "Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Standard ANSI/AISC 341-02", Chicago, US, 2002.
[21]     HKS, "ABAQUS Standard User Manual, Version 6.9.1", Hibbitt, Karlsson, and Sorensen, Inc., 2009.
[22]     Okazaki, T., Engelhardt, M. D., Schell, A. D., Honge, J. K., Uangf, C. M., "Experimental Investigation of Link-to-Column Connections in Eccentrically Braced Frames", Journal of Constructional Steel Research, 2009, 65, 1401-1412.
[23]    دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، "مقررات ملی ساختمان، مبحث دهم: طرح و اجرای ساختمان­های فولادی"، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، تهران، 1387.