بررسي عددي سه بعدي عملكرد لرزه اي اتصال خمشي با استفاده از ورق در صفحه ي جان ستون

3D numerical investigation of seismic performance of moment connection with the plate in in-plane of column web

اكثر اتصالات خمشي تا به امروز با رعايت ضابطه‌ي تير ضعيف-ستون قوي طراحي مي‌شوند كه اين امر موجب تحميل شدن هزينه‌هاي اجرايي و مصالح و جوش‌هاي نفوذي در محل پروژه مي‌شود. از اين‌رو در راستاي برطرف نمودن اين موارد، اتصال خمشي نسبتا جديدي كه تنها با اتصال يك ورق در راستاي صفحه‌ي جان تير و ستون، اين دو عضو را به يكديگر متصل مي‌نمايد، در قالب مطالعات پارامتريك بررسي مي‌شوند. معيار طراحي ورق اتصال به گونه‌اي بود كه ظرفيت خمشي پلاستيك آن كمتر از ظرفيت خمشي تسليم تير باشد تا بدين ترتيب ورق اتصال همانند ميراگر تسليمي عمل كند و ساير المان‌ها در ناحيه‌ي الاستيك باقي بمانند. پارامترهايي از قبيل ضخامت، ارتفاع، شيب و جنس ورق در تحليل‌هاي استاتيكي غيرخطي و ساخت 12 مدل‌ عددي المان محدود در برنامه‌ي آباكوس تحت بارگذاري چرخه‌اي در نظر گرفته شدند. در ابتدا مدل عددي با نمونه‌ي آزمايشگاهي مقايسه شد و رفتار دو نمونه از جنبه‌هاي مود تسليم و منحني‌هاي هيسترزيس لنگرخمشي-دوران با يكديگر انطباق خوبي داشت. سپس مدل‌هاي عددي متعددي براي در نظر گرفتن تاثير پارامترها بر رفتار كلي اتصال شبيه‌سازي شدند. نتايج تحليل‌ها نشان داد كه محدوده‌ي مناسب ضخامت ورق اتصال براي اينكه به عنوان فيوز و جاذب انرژي عمل كند بايد بين يك تا دو برابر ضخامت جان تير باشد. همچنين فاصله‌ي آزاد ورق اتصال بايد بين 4 تا 6 برابر ضخامت ورق باشد.

Up to date, most of the bending moment connections are designed to follow a weak beam-strong column rule, which imposes extensive fabricated and material costs and welding applications at the project site. Therefore, in order to eliminate these shortcomings, a relatively new bending moment connection that connects steel beam and column to each other only by connecting a plate in the direction of the beam and column web are studied as the parametric studies. The design criterion for the connection sheet was such that its flexural bending capacity was less than the bending capacity of the beam so that the connection plate would act as a metallic yielding damper and other elements would remain in the elastic state. Parameters such as thickness, height, slope, and plate material were considered in nonlinear static analyzes and the simulation of 12 numerical models of finite element in the Abaqus program under cyclic loading. Initially, the numerical model was compared with the test sample, and the behavior of the two samples in terms of failure mode and the hysteresis curves of the bending moment-rotation were well matched. Numerous numerical models were then simulated to consider the effect of parameters on the overall behavior of the connection. The results of the analysis showed that the appropriate range for the thickness of the connection plate to act as a fuse and energy absorber must be between one and twice the thickness of the beam web. Also, the free distance should be between 4 and 6 times the thickness of the plate.