m. ghassemieh
-
در زلزله 1994 نورثریج و 1995 کوبه، تعداد زیادی از قاب های خمشی جوشی مرسوم، متحمل شکست ترد در محل اتصال تیر به ستون شدند. پژوهشگران دریافتند که شکل پذیری اجزاء سیستم های سازه ای، در مهار انرژی ناشی از بار های دینامیکی و به ویژه بارهای زلزله و انفجار، بسیار موثر می باشند. در سال های اخیر، آلیاژ های حافظه دار شکلی پایه آهن (Fe-based SMA ها)، که دارای دو ویژگی مهم خاصیت فوق ارتجاعی و رفتار حافظه شکلی می باشند، برای بهبود عملکرد لرزه ای سیستم های سازه ای مورد استفاده قرار گرفته اند. این پژوهش به ارزیابی قابلیت اتلاف انرژی و دیگر خصوصیات اتصالات خمشی با ورق انتهایی گسترش یافته و دارای پیچ هایی از جنس آلیاژ های حافظه دار شکلی سوپرالاستیک پایه آهنی می پردازد. مدل های سه بعدی اتصال، با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS ساخته شده اند. با اعمال بارهای چرخه ای به انتهای تیر اتصال، رفتار آن ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش دو نوع اتصال ورق انتهایی چهارپیچی، یکی با رفتار صفحه ضخیم و دیگری با رفتار صفحه نازک، مدل سازی شده است و در مورد هرکدام، رفتار اتصال با استفاده از مصالح حافظه دار شکلی و بدون آن ها مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. استفاده از این مصالح در مورد اتصال با رفتار صفحه ضخیم باعث افزایش شکل پذیری اتصال به میزان 35 درصد شده است و اتصال 93 درصد تغییرشکل ایجادشده را جبران کرده و به حالت اولیه بازگشته است. در اتصال با رفتار صفحه نازک افزایش شکل پذیری اتصال 54 درصد بوده و 85 درصد دوران تحمل شده نیز به حالت اولیه بازگشته است.
کلید واژگان: اتصال ورق انتهایی، مواد حافظه دار پایه آهن، سوپرالاستیکIn the 1994 Northridge and 1995 Kobe earthquakes, a large number of conventional bending frames suffered brittle fractures at the beam-to-column joint. Researchers have found that structural components of structural systems are very effective in controlling the energy caused by dynamic loads, especially earthquake and explosion loads. In recent years, Iron-based shape memory alloys, which have two important properties of superelasticity and shape memory behavior, have been used to improve the seismic performance of structural systems. This study investigates the energy dissipation capability and other properties of moment connection with expanded end-plate and bolts made of super-elastic ferrous based memory alloys. The 3D connectivity models are built using ABAQUS finite element software. By applying cyclic loads to the end of the beam, its behavior has been studied. In this research, two types of four-bolt connections, one with the behavior of a thick plate and the other with the behavior of a thin plate, have been modeled, and in each case, the connection behavior with and without the use of shape memory materials has been evaluated and compared. The use of these materials in connection with thick plate behavior has increased the ductility of the connection by 35%, and the connection has compensated 93% of the deformation and returned to its original state. In connection with thin plate behavior, the increase in ductility of the connection is 54% and 85% of the endured deformation has returned to the initial state.
Keywords: End plate connection, Fe-based shape memory alloys, Superelastic -
مهاربندهای جدید ساخته شده از فولاد کمانش تاب، قادر به اتلاف انرژی زیادی در هنگام زلزله بوده و به همین دلیل در کنترل غیر فعال سازه ها به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. اما این مهاربندها همانند مهاربندهای متداول با مشکلاتی مواجه هستند که پس از باربرداری به شکل اولیه خود باز نمی گردند و سازه جابجایی های ماندگار زیادی را تجربه می کند که سبب می شود تعمیر سازه از لحاظ فنی غیرممکن و یا غیراقتصادی شود. در دهه های اخیر برای رفع این مشکل محققان از آلیاژهای حافظه دار شکلی به عنوان موادی هوشمند که دارای ویژگی های بارزی از جمله حافظه دار بودن و رفتار ابرکشسان هستند، استفاده کرده اند. در سال های اخیر آلیاژهای حافظه دار با پایه آهن به دلیل قابلیت استهلاک انرژی زیاد، توانایی تحمل کرنش های بسیار زیاد، قابلیت برگردانندگی و عدم بر جای گذاشتن تغییرشکل های ماندگار در زمان باربرداری و هزینه بسیار کمتر آن نسبت به دیگر آلیاژهای حافظه دارشکلی مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش به بررسی رفتار لرزه ای سازه مهاربندی شده با مهاربندهای کمانش تاب، آلیاژ حافظه شکلی پایه آهن و آلیاژ حافظه شکلی نیتینول که از معروفترین آلیاژهای حافظه شکلی است، پرداخته شده است. مدلسازی و تحلیل دینامیکی غیرخطی برای این سازه ها در نرم افزار Seismostruct انجام گرفته است. جابجایی های حداکثر، جابجایی های ماندگار و نیروهای محوری مهاربندهای این سازه ها در اثر اعمال شتاب نگاشت های مختلف زلزله های بزرگ سال های اخیر با شدت های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می د هد که سازه های مهاربندی شده با آلیاژهای حافظه دارشکلی پایه آهن در مقایسه با سازه مهاربندی شده کمانش تاب جابجایی های حداکثر بیشتری را تجربه می کنند؛ در صورتی که هیچگونه جابجایی ماندگاری برجای نمی گذارند. همچنین این ساز ه ها در مقایسه با سازه های مهاربندی شده با نیتینول جابجایی های حداکثر و جابجایی ماندگار کمتری را متحمل می شوند و عملکرد مطلوبتری را نشان می دهند.
کلید واژگان: مهاربند کمانش تاب، آلیاژ حافظه دار شکلی پایه آهن، آلیاژ حافظه دارشکلی نیتینول، ابرکشسان، تغییر شکل ماندگارBuckling restrained braces have been shown to exhibit favorable energy dissipating characteristics in steel structures during an earthquake and are therefore widely used in passive control of structures. However, they face the problem that they do not return to their original shape upon unloading, and consequently, the structure experiences large permanent deformations after the earthquake which usually makes the structure impossible or uneconomical to repair. In recent years, to solve this problem, researchers have used Iron-based shape memory alloys which have two essential properties of superelasticity and shape memory behavior. These alloys have been considered due to their high energy dissipation capacity, their ability to withstand large strains, recentering and not leaving permanent deformations upon unloading, and their much lower cost than other shape memory alloys. In this research, the seismic behavior of three-story structures braced with buckling restrained braces, iron-based shape memory alloy, and nitinol shape memory alloy, which is one of the most famous shape memory alloys, is investigated. Modeling and Nonlinear dynamic analysis for these structures have been performed in Seismostruct software. Maximum displacements, residual strains, and force-displacement diagrams of these structures have been studied due to the application of different accelerometers of large earthquakes of recent years with different intensities. The results of this study show that braced structures with Iron-based shape memory alloys experience more maximum displacements than Buckling restrained braces, although unlike BRBF they do not leave any permanent displacement. Also, these structures undergo fewer maximum displacements and permanent displacements compared to nitinol-braced structures, and in general, show better performance.
Keywords: Buckling restrained brace, Fe-Based shape memory alloy, Nitinol, Superelastic, Residual deformation -
با توجه به تجربیات گذشته ی مهندسان، معمولا اتصال های جوشی در هنگام زلزله، عملکرد مناسبی از خود نشان نمی دهند. با وجود این، در همه ی اتصال های گیردار از پیش تایید صلاحیت شده ی موجود در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان به نحوی از جوش استفاده شده است. به همین دلیل در نوشتار حاضر، به بررسی یک نوع اتصال گیردار کاملا پیچی با استفاده از مقاطع سپری شکل و نبشی جان پرداخته شده است. ابتدا به کمک مدل سازی اجزاء محدود و روش اجزاء تشکیل دهنده،شیوه یی برای محاسبه ی سختی و مقاومت اتصال ارایه شده و پس از طراحی تعداد زیادی اتصال و محاسبه ی سختی آنها، با استفاده از الگوریتم یادگیری رگرسیون خطی چندگانه، یک مدل ساده برای محاسبه ی سختی اتصال ارایه شده است، که نتایج نشان دهنده ی خطای ناچیز مدل مذکور در محاسبه ی سختی اتصال است. همچنین اتصال مورد نظر از نظر صلبیت نیز بررسی شده است، که نتایج نشان دهنده ی عملکرد صلب آن است.
کلید واژگان: روش اجزاء تشکیل دهنده، اجزاء محدود، یادگیری ماشین، مقاطع سپری شکل، اتصال کاملا پیچی، سختی اولیهBased on the past experience of engineers, welded connections usually do not perform well during earthquakes. Nevertheless, welding is used in all prequalified moment connections in chapter 10 of the National Building Code of Iran and as a result, there is a need for a fully-bolted prequalified moment connection for use in intermediate moment frames (IMF) and special moment frames (SMF). Thus, in this paper, a novel type of fully-bolted connection was investigated using T-shaped sections and web angles. First, the finite element model of the connection was developed in Abaqus software and validated with respect to experimental results. Next, using the concepts of Eurocode 3, section 1-8, a method for calculating the stiffness and strength of the connection was presented and was validated with the help of several experimental tests and finite element modeling. The results confirmed the proper performance of this method in predicting the stiffness of the connection. Since finite element modeling and experimental tests require a lot of cost and time, the proposed method can be a good option for engineers. Next, with the aim of parametric study on the connection, a large number of connections were designed based on capacity. Based on the component method, the connections stiffness was calculated using supervised machine learning techniques and multiple linear regression learning algorithm. Next, using the data obtained from the design and component method, a parametric study was performed on the connection and a simple formula was presented to calculate the initial stiffness of the connection. The results of this study show excellent regression performance in predicting connection stiffness. In addition, according to the obtained formula, the depth of the beam and diameter of the bolts connecting the T-shape flanges to the column flange have the most impact on the connection stiffness. Finally, the studied connection was classified according to its rigidity. The results showed that the studied connection acted as a fully-restrained connection and can be used in IMF and SMF systems.
Keywords: component method, Finite Element, Machine learning, Bolted connection, T-shape sections, initial stiffness -
جابجایی ماندگار بعد از زلزله عملکرد سازه رامختل می کند و باعث ایجاد تنش های موضعی در سازه می گردد. توسعه و کاربرد سیستم های مقاوم مرکزگرا که قابلیت کاهش جابجایی ماندگار بعد از زلزله های شدید را دارد، دارای اهمیت ویژه ای می باشد. سیستم های مقاوم مرکزگرا شامل یک بخش مرکزگرا و یک بخش مستهلک کننده انرژی می باشد. قاب مهاربند واگرا با تیر پیوند قایم (V-EBF) یکی از سیستم های لرزه ای براساس تسلیم تیر پیوند قایم می باشد. هدف از این تحقیق بررسی عملکرد آلیاهای حافظه دار شکلی (SMA) همراه با تیر پیوند قایم می باشد. اگر تیر پیوند طول کوتاه داشته باشد و ملزومات لرزه ای در مورد آن رعایت شود، تیر پیوند قادر به تحمل دوران های قابل توجه و بدون افت مقاومت خواهد بود. تیر پیوند دارای منحنی هیسترزیس چاق و قابلیت بالایی از استهلاک انرژی می باشد. در این تحقیق رفتار غیرخطی تیرهای پیوند در قاب مهاربند واگرا به کمک مدل های تجربی آماده شده به وسیله سایر محققین مدل و بررسی شد و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید. بعد از صحت سنجی، سازه های 8 و 12 طبقه با سیستم V-EBF و مجهز به مهار های ساخته شده از SMA طراحی شد و عملکرد آن با و بدون استفاده از مهارهای SMA مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی عملکرد مهارهای ساخته شده از SMA تحلیل بارافزون، تاریخچه زمانی و تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) انجام گرفت. نتایج تحلیل های لرزه ای نشان داد که کاربرد مهارهای SMA عملکرد سازه را بهبود بخشیده و ظرفیت مرکزگرایی بالایی ایجاد می کند؛ به گونه ای که به شکل قابل توجهی جابجایی ماندگار سازه را کاهش می دهد.
کلید واژگان: قاب مهاربند واگرا، تیر پیوند، آلیاژ حافظه دار شکلی، جابجایی ماندگارResidual displacement after an earthquake disrupts the performance of the structure and leads to local stress. There has been special important in development and the using of self-centering lateral resisting systems that reduces residual drift after a large earthquake. Self-centering lateral resisting systems often include a restoring force component that dissipates seismic energy. Eccentrically braced frame with vertical link (V-EBF) is one of seismic system based on shear yielding of link beams. If link beam has short length and supplies seismic requirements, link will be able to tolerate significant rotation without strength degradation. Shear link beam has a fat hysteresis curve and height potential of energy dissipation; for this reason the use of short link beam in eccentrically braced frame was modeled by using experimental models which were provided by other researchers and compared with laboratory results. After validation, 8 and 12 story V-EBF and equipped with SMA rods were designed and their performance were compared with similar structures without SMA rods. In order to compare the structures, pushover, time history and Incremental Dynamic Analysis (IDA) were performed. The results of seismic analysis indicate that the using of SMA rods improves seismic performance and provides excellent reversibility capacity so reduces residual displacement of structure considerably.
Keywords: Eccentrically braced frame, Link beam, Shape memory alloy, Residual displacement -
در سال های اخیر، در ساختمان های خاص به طراحی جداسازهای لرزه یی در طبقات بالاتر از پایه که جداساز طبقه نامیده می شود، بسیار توجه شده است. با وجود این، جداسازهای لرزه یی با محدودیت هایی، از قبیل: ناپایداری در تغییرشکل های بزرگ، جابه جایی پسماند و غیره پس از زلزله های شدید هستند. استفاده از آلیاژهای حافظه دار شکلی با توجه به خواص منحصر به فردی که دارند، به عنوان راه حلی مناسب برای غلبه بر این نواقص درنظر گرفته شده اند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر ترکیب آلیاژهای حافظه دار شکلی و جداسازها در سازه و تاثیر آن ها در کاهش پاسخ لرزه یی سازه بوده است. به همین منظور، سازه ی چندطبقه ی فولادی همراه با ترکیب جداساز لرزه یی طبقه و آلیاژهای حافظه دار شکلی با پایه ی آهنی و با استفاده از نرم افزار OpenSees مدل سازی و ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که استفاده از آلیاژهای مذکور در جداسازهای لرزه یی طبقه باعث کاهش جابه جایی در تراز جداساز می شود و می توان آن را به عنوان سامانه یی مطلوب در مهار سازه ها در نظر گرفت.
کلید واژگان: جداساز طبقه، آلیاژ حافظه دار شکلی، جابه جایی ماندگار، استهلاک انرژی، مقاوم سازی لرزه ییToday, there is an increasing interest in use of seismic isolation to protect the structures against earthquakes. The most common type of seismic isolation is called base isolation, in which the isolation layer is installed under foundations to separate the structures from the ground and reduce the earthquake forces. However, the use of this type of seismic isolation faces some difficulties such as construction in congested urban areas or construction of near sea structures. Furthermore, for seismic retrofitting of existing buildings, the installation of the isolation under foundations is difficult or even impossible; so, it needs to be located on the middle floors of the buildings. The method of isolation design is called floor or middle story isolation. Despite the advantages of seismic isolations, they have some limitations such as instability in large deformations, residual displacement, and the need for replacement after severe earthquakes. The use of Shape Memory Alloys (SMA) regarding their unique properties is considered as an appropriate solution to overcome the above problems. These smart materials show high strength and strain capacity, high recentering ability, and high resistance to corrosion and to fatigue. The purpose of this study is to investigate the effect of combination of middle story isolation utilized by Natural Rubber Bearing (NRB) and iron-based shape memory alloys in steel structures and to compare the performance of such structures with and without the presence of the shape memory alloy in the middle-story isolation system. Then, a three-story steel structure has been modeled and evaluated. For this purpose, a structure with floor isolation and iron-based shape memory alloy was modeled in OpenSees computer program. The structures were then subjected to seismic loading. The results were presented in the form of story drift, floor acceleration, floor shear forces, and base shear. The outcome of this research showed that the use of these alloys in the middle-story isolation reduced the overall base shear and floor shear forces. The overall story drift, floor acceleration and displacement are reduced; with the exception at the isolation level. Thus, utilizing the natural rubber bearing isolator along with the iron-based shape memory alloy can be considered as a desirable system for the seismic protective design of buildings.
Keywords: Floor isolation, Shape memory alloys, residual displacement, Energy dissipation, Seismic Retrofit -
در این پژوهش به منظور بررسی عملکرد اتصال های قاب خمشی فولادی تحت بارگذاری های چرخه یی متفاوت، سه مدل اتصال خمشی فولادی مربوط به ساختمان های 7، 12 و 20 طبقه تحت پروتکل های بارگذاری چرخه یی مختلف با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود تحلیل و سپس رفتار و پارامترهای ظرفیتی هر اتصال تحت هر یک از بارگذاری ها با یکدیگر مقایسه شده اند. در انتها، پروتکل بارگذاری پیشنهادی با توجه به مقادیر هدف درخواستی تاریخچه ی بارگذاری تولید شده است. اتصال هایی که با پروتکل بارگذاری S A C تحلیل شده اند، انطباق بهتری را با مقادیر هدف پروتکل بارگذاری نشان داده اند. پروتکل های بارگذاری A T C و F E M A درخواست های بزرگ تری را به اتصال ها تحمیل کرده اند، که منجر به برآورد پارامترهای ظرفیتی کمتری نسبت به دیگر پروتکل ها در اتصال ها شده است. همچنین تعدادی از اتصال ها تحت بارگذاری حوزه ی نزدیک تحلیل شده و آنها رفتاری نزدیک به رفتار یک سویه ی اتصال را به نمایش گذاشته اند. اتصال هایی که تحت پروتکل بارگذاری پیشنهادی تحلیل شده اند، در پارامترهای ظرفیتی اتصال افزایش داشته اند.
کلید واژگان: پروتکل بارگذاری، رفتار چرخه یی، اتصال های خمشی فولادی، اجزای محدودIn this paper, performance of steel moment frame connections is investigated under different cyclic loadings. Three moment frame connections representing light, medium, and heavy connections are modeled in a finite element program. Light, medium, and heavy connections are adopted from existing structural designs of seven, twelve, and twenty story buildings, respectively. The models are loaded with different cyclic loading protocols, and their behavior and capacity parameters are examined and compared. These connections are analyzed under SAC basic, SAC near-field, FEMA, and ATC loading protocols, in addition to a monotonic loading. Deformation capacities are assessed at two strength loss levels of 80% and 50%, for different loading protocols. In addition to strength capacity, the failure mode and equivalent plastic strain of each connection are investigated at the target rotation point (0.04 radian) and during failure.Connections that are subjected to SAC loading protocols experience demands that are in good agreement with target values of the loading protocol, and these connections show the ability to bear larger rotations. Furthermore, these connections have greater strength capacities in comparison with connections loaded by other protocols. ATC and FEMA loading protocols impose larger demands on the connections, and result in lower capacity parameters in comparison with other protocols. Due to the direct influence of loading time history on the imposed equivalent plastic strain, the connections undergo different levels of equivalent plastic strain. Moreover, the connections that are studied under near-field loading history show a strength capacity close to connections that are subjected to monotonic loading.Finally, a novel loading protocol is developed, according to the target values of loading time history, and considering the fact that in an earthquake, cycle numbers with small deformation ranges are more than cycles with large deformation ranges. Connections subjected to the proposed loading show an increase in deformation capacity and strength capacity parameters.
Keywords: Loading Protocol, Cyclic Behavior, Steel Moment Connections, Finite Element Method
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.