فهرست مطالب

نشریه سازه و فولاد
سال چهاردهم شماره 28 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/04/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد بهمنی، سید مهدی زهرایی* صفحات 5-18

    از منحنی های شکنندگی برای نمایش احتمال ایجاد خسارت به ساختمان ها در هنگام وقوع زلزله با شدت های مختلف استفاده می شود. هدف اصلی این مطالعه ارایه یک پروسه طراحی جدید برای بررسی اثربخشی استفاده از میراگرهای ویسکوز در بهسازی لرزه ای سازه های فولادی با استفاده از تحلیل شکنندگی لرزه ای می باشد. علاوه بر این برای تعیین میزان اثربخشی بهسازی لرزه ساختمان های فولادی با میراگرهای ویسکوز یک فرمول ساده و کاربردی ارایه می گردد. تغییرمکان نسبی بین طبقات به عنوان یک پارامتر موثر در ارزیابی ایمنی ساختمان ها پس از وقوع زلزله در این مطالعه به عنوان شاخص خرابی مورد استفاده قرار می گیرد. برای مقایسه احتمال شکست ساختمان های با و بدون میراگر، از سه ساختمان شاخص سه، نه و بیست طبقه استفاده می شود. همچنین در تحلیل دینامیکی غیر خطی از رکوردهای زلزله که متناظر با سه سطح خطر زلزله می باشند استفاده می گردد. مقایسه منحنی های شکنندگی ساختمان فولادی کنترل شده با ساختمان های بدون میراگر نشان دهنده کاهش چشمگیر در احتمال شکست سازه پس از بهسازی با میراگرهای ویسکوز می باشد. نتایج تحلیل های عددی نشان داد میزان اثر بخشی بهسازی در ساختمان های شاخص 3، 9 و 20 طبقه به ترتیب 45، 48 و 41 درصد می باشد و اگرچه بهسازی لرزه ای در تمامی ساختمان های شاخص منجر به بهبود عملکرد لرزه ای شده است، اما میزان کاهش در پاسخ سازه میان مرتبه بیشتر از سایر ساختمان ها می باشد.

    کلیدواژگان: میراگرهای ویسکوز، ساختمانهای فولادی، منحنی های شکنندگی، بهسازی لررزه ای، جابجایی نسبی بین طبقات
  • علی ابراهیم پور*، امیر مصطفی پور، نعیمه حقی صفحات 19-29

    فولاد های تریپ یکی از انواع فولادهای استحکام بالای پیشرفته می باشند که به دلیل خواص مکانیکی بسیار خوبشان (به علت برخورداری از یک ریزساختار چندفازی  شامل فریت، بینیت، مارتنزیت و آستنیت باقیمانده) در حال جایگزنی با فولادهای معمولی در صنعت خودروسازی می باشند. جوشکاری های ذوبی به دلیل از بین بردن ریزساختار این فولادها کاربرد آنها را با چالش روبرو کرده اند. لذا در این تحقیق دو روش جوشکاری نقطه ای مقاومتی و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای که به ترتیب نیمه ذوبی و حالت جامد می باشند، مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با تحلیل المان محدود توزیع و تاریخچه دمایی در هردوروش به دست آمد و سپس به صورت تجربی ورق ها با این دو روش متصل گردیدند. براساس اطلاعات دمایی حاصل از تحلیل المان محدود و داده های حاصل از تست های تجربی مانند  ریزساختار، میکروسختی، مقدار آستنیت باقیمانده در منطقه جوش و استحکام اتصالها به مقایسه دو روش پرداخته شد. ریزساختار منطقه جوش در هردو روش عمدتا مارتنزیتی بود، اما در روش مقداری آستنیت باقیمانده نیز شناسایی گردید. بیشترین سختی در جوش مقاومتی برابر  505 ویکرز و در اصطکاکی برابر 478 ویکرز بود که علت آن مربوط به دمای بیشینه کمتر و عدم ذوب و انجماد در حین فرآیند و وجود مقداری آستنیت در ریزساختار فلزجوش می باشد. بیشینه دمای حاصل برای جوش اصطکاکی و مقاومتی به ترتیب برابر 940 و 1900 درجه سانتیگراد بود. همچنین استحکام اتصال در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی  برابر 8/9 کیلونیوتن بود که از استحکام اتصال حاصل از جوشکاری نقطه ای مقاومتی (8/7 کیلونیوتن) بیشتر بود. این امر نیز به دلیل وجودساختار مارتنزیتی با سختی مناسب و باقی ماندن مقداری آستنیت در ساختار نهایی می باشد.

    کلیدواژگان: فولاد تریپ، جوشکاری نقطه ای مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای، آنالیز اجزاء محدود
  • علیرضا کلانتری خاندانی*، امیراحمد هدایت صفحات 29-39

    در دهه های گذشته آیین نامه سازه های فولادی آمریکا (AISC) مقرر می کرد که اتصال تیر پیوند در قابهای مهار بند واگرا (EBF) مطابق قابهای خمشی ویژه طراحی گردد ولی پس از وقوع زلزله نورتریدج 1996 بسیاری از قابهایی که به این شکل طراحی و اجرا شده بودند دچار تخریب گردیدند. در این تحقیق سعی شده تا با بهره برداری از ایده تیر ضعیف شده در جان (RBW) با سوراخهای مستطیلی بلند ضمن دور کردن مفصل پلاستیک از بر ستون (مقطع بحرانی) ظرفیت دوران پلاستیک اتصال نیز افزایش یابد.پارامترهای در نظر گرفته شده در مدلهای اجزای محدود شامل قطر - شعاع انحناء- طول و فاصله عمودی و افقی سوراخها از یکدیگر می باشد. به منظور اعتبار سنجی نتایج بدست آمده، نمونه کالیبره با نتایج آزمایشگاهی که توسط اکازاکی و همکارانش در سال 2004 در کشور آمریکا انجام شده مقایسه گردید. نتایج  این تحقیق نشان داد که با اعمال ایده RBW، در اکثر اتصالات مدل شده مفصل پلاستیک از مقطع بحرانی دور و دوران پلاستیک مد نظر آیین نامه نیز در محل اتصال تامین می گردد. مطابق این بررسی، مدلهای انجام شده با تشکیل سریع تر مفصل پلاستیک در ناحیه جان کاهش یافته، وقوع تسلیم شدگی تیر پیوند در بر ستون را به تاخیر می اندازند و همچنین تا قبل از رسیدن نیروی برشی در ناحیه جان کاهش یافته  به ظرفیت برشی مورد انتظار (مقاومت اسمی تیر پیوند)، در بر ستون تسلیم شدگی رخ نخواهد داد.

    کلیدواژگان: مهاربندهایEBF، اتصال تیر پیوند به ستون، آنالیز اجزای محدود
  • سید محمدرضا مرتضوی*، بهروز زعیم دار صفحات 41-51

    تبدیل موجک یک روش مفید و جدید برای تحلیل سیگنال هاست. توابع موجک، ترکیبی از یک سری توابع اساسی هستند که قادر به تفکیک یک سیگنال در زمان و فرکانس می باشند. بنابراین، تبدیل های موجک قادرند بسیاری از جنبه های ناشناخته اطلاعات را که دیگر روش های تحلیل سیگنال (از جمله تبدیل فوریه) نمی توانستند آشکار کنند، موجب تشخیص و آشکارسازی قرار دهند. در این مقاله به معرفی یک روش غیرمخرب، کارآمد و دقیق مبتنی بر تبدیل موجک برای شناسایی آسیب در سازه ها پرداخته شده است. روش پیشنهادی بر پایه تحلیل سیگنال پاسخ سازه های آسیب دیده است. ایده اصلی آن است که با اعمال تبدیل موجک بر روی سیگنال پاسخ سازه، از روی ضرایب موجک بدست آمده، محل آسیب در سازه مشخص گردد. بدین منظور تحلیل سازه توسط نرم افزار آباکوس صورت گرفته، پاسخ (تغییر مکان) سازه در امتداد محور طولی آن استخراج گشته و سپس بر روی این پاسخ تبدیل موجک از طریق جعبه ابزار موجک نرم افزار متلب اعمال گشته و شناسایی آسیب در سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل موجک نشان می دهد که گراف های ضرایب موجک در نزدیکی محل آسیب افزایش قابل توجهی دارند. یک تغییر ناگهانی یا پیک در گراف ضرایب موجک می تواند موقعیت ترک را شناسایی کند. بر پایه نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها، به نظر می رسد روش تبدیل موجک می تواند یک جایگزین مناسب برای روش های کلاسیک شناسایی آسیب سازه ای مانند تبدیل فوریه باشد.

    کلیدواژگان: موجک، پایش سلامت سازه، شناسایی آسیب، پردازش سیگنال، روش های غیرمخرب
  • سید محمدحسین نوری رحیم آبادی* صفحات 53-61

    استفاده از پیش تنیدگی در بتن امروزه پیشرفت زیادی نموده است و بر همین اساس چه از لحاظ عملی و چه از لحاظ نظری دارای پشتوانه محکمی است. بدلیل پیشرفت تکنولوژی در ساخت مصالح با مقاومت بالا نظیر کابل ها، لزوم تحقیقات آزمایشی و تیوری نیز اجتناب ناپذیر است. در این مقاله، روابط در دو حالت کابل پیوسته و غیرپیوسته، برای روش تحلیل ترکیبی نرمی - سختی ارایه شده است. سپس با روش افزایش بار، ابتدا نتایج تحلیل پلاستیک تیر یک دهانه، با روش افزایش کرنش و آزمایش  مقایسه گردیده است و سپس به روش تحلیل یک تیر پیوسته دو دهانه مانند پل پرداخته شده است و نهایتا با بررسی مثال عددی ، متغیرهای طول کابل، خروج از مرکزیت کابل و ضخامت تاوه و اجرای پیش تنیدگی قبل از بتن ریزی و پس از آن، از نظر بهینه سازی عملکرد، با نمودار نشان داده شده اند. نتایج اینطور بدست آمده است که در تحلیل به روش ترکیبی به وارون سازی ماتریس های کوچکتری نسبت به روش سختی نیاز است و نتایج در بخش بهینه سازی نشان می دهد با اضافه کردن کابل، بار نهایی در این نمونه افزایش می یابد و خروج از مرکزیت بزرگتر سبب مقاومت داخلی بزرگتری در کل تیر خواهد شد. همچنین اگرچه ضخامت تاوه بتنی، سبب افزایش ظرفیت نهایی در این نمونه ها می شود، ولی در پیش تنیدگی قبل از بتن ریزی بر ظرفیت الاستیک تاثیری ندارد.

    کلیدواژگان: تیر مرکب، پیش تنیده، کابل، عرشه بتنی، تیر فولادی
  • فاطمه کمانی، سعید بختیاری، علی مزروعی*، سید محمد میرحسینی صفحات 63-72

    هدف از این مقاله پیش بینی ظرفیت باربری باقی مانده ستون های لوله ای فولادی پرشده با بتن (CFST) ، با توجه به اثرات خروج از مرکزیت بار که کارهای تحقیقاتی نسبتا کمی انجام گرفته است . تاثیر پارامترهای ازجمله: شکل سطح مقطع، نسبت لاغری، خروج از مرکزیت بار (20 و 50 میلی متر)، پوشش محافظتی در برابر آتش موردبررسی قرارگرفته است. در این مقاله، ضرایب کاهشی برای برآورد ظرفیت باقی مانده ستون های CFST با خروج از مرکزیت، بر اساس نتایج آزمایش های قبلی پیشنهادشده است. درنهایت، بر اساس نتایج آزمایش قابلیت روش های پیش بینی ظرفیت باربری باقی مانده ستون های CFST با مقطع مربعی و دایره ای پس از قرار گرفتن در معرض آتش، بر اساس روش های اصلاح شده طراحی موجود در یورو کد 4 در وضعیت آتش و دمای محیط ارزیابی شده است. بررسی ها نشان می دهد، روش پیشنهادی اصلاح شده یورو کد 4، برای پیش بینی مقاومت باقی مانده پس از آتش ستون های CFST با مقطع مربعی و دایره ای به عنوان بهترین روش پیش بینی شناخته شده است.

    کلیدواژگان: لوله های فولادی پرشده با بتن (CFST)، مقاومت باقی مانده، مقاطع مربعی و دایره ای
|
  • Mohammad Bahmani, Seyed Mehdi Zahrai* Pages 5-18

    The fragility curves are used to indicate the probability of damage to buildings during the earthquakes with different intensities. The main objective of this study is to present a new design procedure for exploring the effectiveness of using viscous dampers in the seismic rehabilitation of steel structures using the seismic fragility analysis. In addition, a straightforward formula is presented to determine the effectiveness of seismic rehabilitation of steel structures with viscous dampers. The inter-story drift as one of the effective parameters for assessing the safety of buildings after an earthquake is used in this study as a damage index. To compare the damage probability of buildings with and without damper, three 3, 9 and 20-story benchmark buildings are used. Furthermore, the earthquake records corresponding to three levels of seismic hazard are used for the nonlinear dynamic analysis. Comparison of the fragility curves between the steel structures controlled and the buildings without the damper shows a significant decrease in the damage probability after the rehabilitation with the viscous dampers. The results of numerical analysis showed that although seismic rehabilitation in all benchmark buildings led to the improved seismic performance, the decrease in the response of the 9-story structure is higher compared to the other buildings.

    Keywords: Viscous dampers, steel buildings, fragility curves, seismic rehabilitation, inter-story drift ratio
  • Ali Ebrahimpour*, Amir Mostafapour, Naeimeh Haghi Pages 19-29

    Transformation induced plasticity (TRIP) steel is one of the advanced high strength steels (AHSS) group with multiphase microstructure that are replacing conventional steels in the automotive industry because of their very good mechanical properties. Fusion welding methods have challenged their application by destroying of microstructure. Therefore, in this paper two type of spot joining, resistance spot welding (semi-fusion) and friction stir spot welding (solid state), investigated. First, thermal history of metal during both of welding obtained using finite element analysis. Then, TRIP steel sheets joined under same condition of finite element models. Based on the temperature data obtained from finite element analysis and the data obtained from experimental tests such as microstructure (FE-SEM and XRD), microhardness, residual austenite value in the welding zone and the lap shear strength of joints, a comparison was made between the two methods. The microstructure of the weld region in both methods was mainly martensite, but in the FSSW method, some retained austenite also identified. Also, the maximum hardness in RSW was 505 VHN and in FSSW was 478 VHN. It can be related to the lower peak temperature and non-melting and non-solidification during the process, and the presence of some austenite in the microstructure of the weld metal. The maximum temperatures for the FSSW and RSW were 940 and 1900 ° C, respectively. The FSSW strength was 9.8 kN, which was higher than the RSW bond strength (7.8 kN). This is due to the presence of a martensitic microstructure with an appropriate hardness and a certain amount of austenite in the final microstructure

    Keywords: TRIP steel, FSSW, RSW, Finite element analysis
  • Alireza Kalantari Khandani*, AMIR AHMAD HEDAYAT Pages 29-39

    In the past decades, although the regulations of American Institute of Steel Construction (AISC) ordained that the link to column in Eccentrically Braced Frames (EBF) had to conform with the moment frames designed specially, unfortunately most of them got destroyed after Northridge earthquake in 1996. From this point, therefore, the regulations of AISC regarding the fore mentioned designed and performed links reconsidered more carefully; the final results have not been included in revised regulations of AISC yet. In recent studies, different ways have been put forward to solve this problem; almost all of them believe in keeping away the critical section of links to columns from common sections. The present research does its utmost to find the most useful dimensional limits for holes made in steel joist; it is going to be done through making use of RBW, holding the plastic joint at a special distance from the critical section and increasing the capacity of plastic joint circulation. To validate the results, calibrated samples were compared with Okazaki and colleagues’ experimental results in 2004 in America. This article shows that applying RBW in plastic joints, modeled in most of the links, causes critical sections to be kept away and plastic joint circulation be also observed.

    Keywords: EBF, link to column, finite-element analysis
  • S.MohammadReza Mortazavi*, Behrouz Zaeimdar Pages 41-51

    Wavelet transform is a new and useful method for signal analysis. Wavelet function is a composition of basic functions which can separate a signal in time and frequency. Therefore, wavelet transforms are capable of detecting many of unknown aspects of information which can not be detected through other methods. A wavelet-based nondestructive method for damage detection in structures that is effective and accurate is presented in this text. The proposed method is based on the analysis of the response signal of damaged structures. The main idea is to extract the damage location from the coefficients of the wavelet transform applying on the signals coming from the structural responses. After analysis of the structure by ABAQUS software, displacement response of structure was extracted along its longitudinal axis. Afterwards, the response was used for the wavelet analysis by the wavelet toolbox of the MATLAB software and the detection of damage in the structures was investigated. The results of wavelet analysis showed that the wavelet coefficients plots have considerable rise at or around the damage location. A sudden change or peak on the wavelet coefficients plot can indicate the location of a crack. Based on the obtained simulation results, it appears that this method can provide an advantageous alternative to classical methods for structural damage detection, such as Fourier transform.

    Keywords: Wavelet, Structural Health Monitoring, Damage Detection, Signal Processing, Nondestructive Methods
  • Seyed MohammadHossein Nouri Rahimabadi* Pages 53-61

    The use of prestressed concrete, has begun progress today and on this basis, both experimental and theoretical has strong backing, but this technique is less concerned with steel, and especially when the combination of concrete and steel is used, the lack of instructions becomes more apparent. In this paper, by presenting the proposed increase in load method, the first results of the plastic analysis of a single-span beam were compared with the strain increase method and the experiment and then, the method of analysis of a continuous double beam with combine of stiffness and flexible method, such as a bridge, has been investigated and finally, the variables of cable length, eccentricity of the cable, and the thickness of the slab in terms of performance optimization, are illustrated by the diagram. It has been found that in the combinatorial method analysis , the inversion of smaller matrices is required compared to the stiffness method, and  the results in the optimization section are shown, adding cables will increase the final load bearing in this sample, and a larger eccentricity will cause a larger internal resistance in the beam. Also, although the thickness of the concrete slab strength, increases the final capacity in these specimens, it does not affect the elastic capacity in pre-tension before concrete.

    Keywords: composite beam, prestressed, concrete slab, cable, steel beam
  • Fatemeh Kamani, Saeed Bakhtiyar, Ali Mazroi*, S. Mohamad Mirhoseini Pages 63-72

    The issue of predicting the residual load-bearing capacity of damaged concrete-filled steel tube (CFST) columns subject eccentricities is not widely assessed. The post-fire behavior of CFST columns is experimentally assessed here by running tests with different cross sections (circular and square), subject to eccentric axial loads. Here, the focus is on the influence of cross-sectional shape, load eccentricity (25 and 50 mm), slenderness and fire protective coating parameters on the post-fire bearing capacity of CFST sections. In this paper, the reduction factors are proposed to estimate the residual capacity of the CFST columns with the load eccentricity based on the previous experimental results. The modified design methods based on Eurocode 4 are applied in predicting the residual load-bearing capacity of the concrete-filled hollow tube columns after being exposed to fire. The assessments reveal that the simplified method of Eurocode 4, in the ambient temperature, subject to both the concentric and eccentric loading conditions and yield safe results, thus, a better prediction method.

    Keywords: The concrete-filled steel tube (CFST), residual strength, circular, square sections