نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

مطالعه عددی و آزمایشگاهی اتصال نوآورانه فولادی مجهز به میراگر تسلیمی از نوع صفحات فلزی

نوع مقاله : مقاله 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.
چکیده
اتصالات در سیستم‌های سازه‌ای به عنوان حیاتی‌ترین اجزا در زنجیره انتقال بار و حفظ انسجام کلی سازه تحت انواع بارگذاری‌های استاتیکی و دینامیکی شناخته می‌شوند. استفاده از سیستم‌های مستهلک‌کننده انرژی به عنوان فیوزهای سازه‌ای قابل تعویض، راهکاری مناسب برای محافظت از سازه در برابر نیروهای زلزله است. با این وجود، وابستگی عملکرد چرخه‌ای فیوزهای تسلیمی به ابعاد مقطع تیر و ریسک آسیب‌دیدگی اعضای باربر اصلی، از چالش‌های اساسی در مطالعات پیشین محسوب می‌شود. برای رفع این چالش، این پژوهش یک اتصال نوآورانه مجهز به مفصل پینی معرفی می‌کند که با تبدیل دوران تیر به تسلیم میراگر تعویض‌پذیر، آسیب‌ها را در این ناحیه متمرکز می‌کند. این مکانیزم علاوه بر محافظت از تیر و ستون، رفتار چرخه‌ای اتصال را از ابعاد مقطع تیر مستقل می‌سازد. در ابتدا، رفتار لرزه‌ای سه نوع عملکرد تسلیم شامل حالات خمشی، برشی و میراگر ADAS به‌صورت آزمایشگاهی و تحت بارگذاری چرخه‌ای مقایسه شد. سپس، با توجه به عملکرد مطلوب‌تر میراگر ADAS، مدل عددی اتصال صحت‌سنجی گردید و مطالعه پارامتریک بر روی 12 مدل با تغییر عرض حداقل و ضخامت میراگر انجام شد تا اثر این پارامترها بر پاسخ لرزه‌ای اتصال ارزیابی شود. نتایج نشان داد که میراگر ADAS با دستیابی به دوران نهایی 08/0 رادیان، شکل‌پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی بیشتری نسبت به سایر نمونه‌ها دارد. همچنین افزایش عرض و ضخامت میراگر موجب افزایش سختی ، لنگر حداکثر و انرژی جذب‌شده اتصال شد. بررسی اثر ابعاد مقطع تیر نشان داد که در صورت ثابت ماندن بازوی نیرو، تغییر سایز تیر تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر پاسخ چرخه‌ای اتصال ندارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical and experimental study of an innovative steel connection equipped with a yielding damper of the steel plate type

نویسندگان English

Sajjad Maleki 1
Mehrzad tahamouliroudsari 2
Mohammad Reza Ghotb 3
Behrokh Hosseini Hashemi 4
1 Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
2 Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran
3 Department of Civil Engineering, Ker.C., Islamic Azad University, Kermanshah, Iran.
4 Structural Engineering Research Center, International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Tehran, Iran
چکیده English

Connections are recognized as the most critical components in structural systems for transferring loads and maintaining overall integrity under various static and dynamic loading conditions. Replaceable energy-dissipating structural fuses provide an effective means of protecting structures against earthquake forces. However, previous studies have identified two major challenges: the dependence of the cyclic performance of yielding fuses on beam-section dimensions and the risk of damage to primary load-bearing members. To overcome these limitations, this study proposes an innovative pin-jointed connection that converts beam rotation into yielding of a replaceable damper, thereby concentrating damage exclusively in a designated region. This mechanism protects the beam and column while simultaneously making the cyclic response of the connection independent of beam-section dimensions. First, the seismic behavior of three yielding mechanisms—flexural, shear, and ADAS dampers—was experimentally compared under cyclic loading. Owing to the superior performance of the ADAS damper, the numerical model of the connection was then validated, and a parametric study was conducted on 12 models by varying the damper’s minimum width and thickness to systematically evaluate their effects on the seismic response. The results showed that the ADAS damper reached a final rotation of 0.08 rad and provided notably greater ductility and energy-dissipation capacity than the other specimens. Increasing the damper width and thickness enhanced the connection stiffness, maximum moment, and absorbed energy. Finally, the evaluation of beam-section dimensions showed that, when the force-transfer arm remained constant, changing the beam size had no significant effect on the cyclic response of the connection.

کلیدواژه‌ها English

Steel Connection
Yielding Damper
Experimental Study
Cyclic Behavior
Energy Dissipation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 شهریور 1405