فهرست مطالب

سازه و فولاد - شماره 16 (پاییز و زمستان 1393)
  • شماره 16 (پاییز و زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1395/01/18
  • تعداد عناوین: 8
|
  • انجمن سازه های فولادی ایران
    صفحه 2
  • علیرضا رضائیان*، امین جاهدی دلیوند بهروز صفحه 5
    عدم وجود آیین نامه طرح لرزه ای سازه های فولادی در دهه هفتاد در ایران، منجر به کاربرد گسترده تیرهای لانه زنبوری در قاب های مهاربندی شده ی واگرا، به عنوان پیوند گردید. این موضوع، ضرورت بررسی رفتارلرزه ای این گونه قاب ها را برای بهسازی لرزه ای آنها ایجاب می نماید. تیر پیوند، به عنوان محل تشکیل مفصل پلاستیک در EBFها، نقش اصلی را در استهلاک انرژی ورودی زلزله و رفتار لرزه ای این قاب ها دارد. وجود سوراخ های جان در پیوندهای لانه زنبوری، ظرفیت استهلاک انرژی قاب مهاربندی شده واگرا را به دلیل عدم گسترش مفصل پلاستیک در جان و احتمال بروز مدهای شکست ترد، کاهش می دهد.در این مطالعه آزمایشگاهی،4 نمونه پیوند، شامل پیوند بدون سخت کننده، پیوند با سخت کننده پیشنهادی AISC2010 و دو نمونه پیوند با جزئیات پیشنهادی، با سخت کننده های طولی و مورب، تحت بارگذاری رفت و برگشتی شبه استاتیکی بررسی گردید. نتایج حاکی از رفتار غیر شکل پذیر و دارای زوال مقاومت و سختی پیوندهای معمول (دو نمونه اول) و ارتقاء پارامترهای لرزه ای جزئیات پیشنهادی بود.
    کلیدواژگان: تیر لانه زنبوری، مهاربند واگرا (EBF)، بارگذاری رفت و برگشتی
  • مهسا غلام برگانی*، فرشید مالک قائینی، علی مزروعی صفحه 15
    دراین تحقیق، اثر پارامترهای جریان، زمان، طول فرورونده و بالارونده ی گلمیخ، در استحکام جوش گلمیخ به کار رفته در سقف کامپوزیت، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا با درنظرگرفتن اطلاعات مربوط به پارامترها در منابع موجود، طراحی آزمایش انجام شد، سپس از دستگاه جوشکاری قوس الکتریکی گلمیخ برای جوش گلمیخ با سایز mm 19 و طول mm 115 بر روی تیر به همراه ورق گالوانیزه (دک گالوانیزه) استفاده شد. نمونه ها از لحاظ ظاهرجوش، پروفیل جوش، سختی سطح مقطع جوش و استحکام جوش با استفاده از آزمون خمش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد برای جوش بانفوذ و اتصال مناسب، هر چهار پارامتر دارای اهمیت می باشند، اما تنها از روی ظاهرجوش نمی توان به کیفیت اتصال مطابق با استانداردها پی برد. پارامترهای تعیین شده توسط استانداردها و سازندگان دستگاه به صورت کاملا دقیق تعیین کننده ی انجام جوش مناسب، در شرایط مختلف طرح اتصال و کار نمی باشد. برای تشخیص وکنترل دقیق تر پارامترها علاوه بر بازرسی چشمی، نیازبه انجام آزمون خمش در محل انجام جوشکاری نیز می باشد.
    کلیدواژگان: گلمیخ، سقف کامپوزیتی، پارامترجوشکاری قوس الکتریک گلمیخ، استحکام جوش گلمیخ درسقف کامپوزیت
  • فرهنگ فرحبد*، فرهاد حکیمی فرد صفحه 25
    این تحقیق به بررسی تجربی تاثیر صفحات پوششی گچ برگ و تخته سیمانی الیافی بر عملکرد لرزه ای دیوارهای سبک فولادی با یا بدون مهاربند تسمه ای قطری پرداخته است. برای این هدف، 5 نمونه دیوار سبک فولادی سرد نورد، به طول 3600 میلی متر و ارتفاع 3000 میلی متر تحت بارگذاری جانبی رفت و برگشتی و بدون حضور بار سقلی مورد آزمایش قرار گرفته اند. برای تمام نمونه ها منحنی های چرخه ای، مد شکست و ضریب شکل پذیری استخراج و با یکدیگر مقایسه شده است. آزمایشات نشان دادند که نصب پوشش های غیرسازه ای مانند تخته سیمانی الیافی و گچ برگ، عمدتا به بهبود رفتار لرزه ای دیوارهای سبک فولادی مهاربند شده می انجامد. در مقایسه با نمونه بدون پوشش، نصب پوشش های تخته سیمانی الیافی و تخته گچی، اثرات محسوسی بر ظرفیت برشی، شکل پذیری و مد خرابی قاب های سبک فولادی دارد. ظرفیت برشی نمونه های دارای مهاربند ضربدری و همراه با پوشش های مذکور تا 40% افزایش داشته است. همچنین ضریب شکل پذیری نمونه های مهاریند شده نیز با نصب پوشش های تخته سیمانی الیافی و تخته گچی تا مرز 40% افزایش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: دیوارهای سبک فولادی، گچ برگ، تخته سیمانی الیافی، ضریب شکل پذیری، منحنی چرخه ای
  • المیرا فرجی زنوز*، بهروز عسگریان، رضا کرمی محمدی صفحه 35
    شکست ترد اتصالات گیردار قاب های خمشی فولادی در زلزله های نورثریج (1994) و کوبه (1995) موجب گردید تا اتصالات صلب جدیدی معرفی که مشکلات اتصالات سنتی را مرتفع ساخته و موجب عملکرد مناسب قاب های خمشی می شوند، اما علاوه بر افزایش هزینه ساخت به دلیل تشکیل مفصل پلاستیک در تیرها و ایجاد تغییرشکل های غیرالاستیک وماندگار در زلزله های شدید، هزینه های تعمیرات را بالا می برند. با استفاده از مواد بازگشت پذیر و هوشمندی چون آلیاژهای حافظه دار در این اتصالات می توان تغییرشکل های ماندگار و نیاز به تعمیرات را تا حدود چشمگیری کاهش داد. در این مقاله کاربرد آلیاژ حافظه دار بر پایه آهن و با بازیابی کرنش حدود 5% در اتصال صلب ورق انتهایی و با استفاده از نرم افزار ANSYS مورد بررسی قرار می گیرد. پس از صحت سنجی رفتار چرخه ای یکی از اتصالات ورق انتهایی مورد آزمایش توسط سامنر که بر اساس تئوری ورق ضخیم طرح شد ه است، کاربرد آلیاژ حافظه دار به عنوان پیچ های متصل کننده ورق انتهایی به ستون و یا ورق در محل تشکیل مفصل پلاستیک مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد در اتصال ورق انتهایی طرح شده بر اساس تئوری ورق ضخیم، استفاده از ورق های آلیاژ حافظه دار نقش موثرتری در کاهش چرخش پسماند اتصال نسبت به استفاده از پیچ های آلیاژ حافظه دار دارد. اتصال هیبریدی مجهز به ورق های نام برده، با حفظ مقاومت و شکل پذیری مناسب، جذب انرژی و کرنش پسماند کمتری نسبت به اتصال فولادی مشابه داشته و هزینه های تعمیرات را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار، ورق انتهایی، مفصل پلاستیک، کرنش پسماند، اتصال هیبریدی
  • محمد رضایی پژند، فرزاد شهابیان*، محسن بمبائی چی صفحه 51
    در تحلیل و طراحی قاب های فولادی، عامل های گوناگونی وجود دارند که عدم قطعیت هر یک از آن ها می تواند اثر قابل توجهی در ایمنی سازه داشته باشد. در این میان، سختی پیوندهای تکیه گاهی، سختی پیوندهای تیر به ستون و سختی تکیه گاه جانبی یا مهاربند، به سبب عدم قطعیت هایی مانند چگونگی ساخت، اجرا، نصب و الگوسازی عضوها و پیوندهای سازه های فولادی، می توانند به عنوان نمونه هایی از این متغیرها پنداشته شوند. در این مقاله، نخست، بر پایه ی حل دقیق معادله ی دیفرانسیل تیر اولر- برنولی، ماتریس پایداری قاب های فولادی ساده و دروازه ای با عضوهای منشوری و نامنشوری و پیوندها و تکیه گاه های نرم در دسترس قرار می گیرد. باید افزود، نرمی پیوندها با فنرهای دورانی و انتقالی خطی الگوسازی می شوند. سپس، با حل چند نمونه عددی، درستی و دقت روش پیشنهادی در تحلیل پایداری یقین اندیشانه وارسی می گردد. در ادامه، از روش شبیه سازی مونت کارلو برای برآورد احتمال شکست در پایداری این گونه قاب ها بهره جویی خواهد شد.
    در این میان، سختی دورانی پیوندهای تیر به ستون، سختی دورانی پیوندهای ستون به تکیه گاه و سختی انتقالی تکیه گاه جانبی، به عنوان متغیرهای تصادفی اختیار می شوند. بر این پایه، صدهزار مرتبه از رابطه سازی پیشنهادی برای یافتن بار کمانشی قاب های شبیه سازی شده، بهره جویی می گردد و اثر تغییر های ضریب پراکندگی و گونه ی تابع توزیع احتمال متغیرهای تصادفی در مقاومت کمانشی سازه های یاد شده مورد ارزیابی می گیرد. افزون بر این ها، حساسیت احتمال شکست در پایداری قاب های فولادی ساده و دروازه ای، نسبت به عدم قطعیت در سختی پیوندها و تکیه گاه ها بررسی می شود.
    کلیدواژگان: تحلیل احتمالاتی، پایداری، قاب های فولادی، پیوند نرم، تکیه گاه نرم، عضوهای نامنشوری، مونت کارلو، حساسیت
  • محمد سهیل قبادی*، معصومه کارگرنجفی، روح الله احمدی جزنی صفحه 81
    قاب های خمشی پس کشیده خود محور اخیرا به عنوان جایگزین قاب های خمشی با اتصال جوشی در ساختمان های فلزی مطرح شده اند. اتصال این قاب ها شامل دو قسمت اصلی کابل های پس کشیده و ابزار اتلاف انرژی می باشد. در این اتصال کابل های پر مقاومت پس کشیده می شوند وبه دلیل نیروی پس کشیدگی که در این کابل ها وجود دارد در هنگام زمین لرزه نیروی بازگرداننده ای ایجاد می شود، که سازه را با آسیب کمی در اعضای اصلی سازه، به موقعیت اولیه قبل از زلزله باز می-گرداند. یکی از ابزار اتلاف انرژی برای قاب های خود محور که توسط محققین معرفی شده اند ابزار اصطکاکی بال پایین BFFD می باشد. در مقاله پیش رو ابتدا رفتار اتصال با ابزار اصطکاکی BFFD در قاب 6 طبقه 4 دهانه نسبت به نتایج آزمایشگاهی موجود مورد تطبیق و بررسی قرار گرفته است که در برنامه OpenSEES مدل سازی آن انجام شده است. تحلیل استاتیکی و دینامیکی این قاب در برنامه فوق انجام شده و اثر تعداد کابل های پس کشیده، نیروی پس کشیدگی بهینه، آرایش پس-کشیدگی ها در طبقات و اثر مشارکت آلیاژهای حافظه شکل در مصالح کابل ها در رفتار لرزه ای قاب خمشی خود محور بررسی می شود. نتایج نشان می دهد با افزایش تعداد کابل های پس کشیده تا تعداد40 عدد عملکرد اتصال بهبود می یابد و افزایش نیروی پس کشیدگی نیز تا یک مقدار مشخص باعث بهتر شدن رفتار اتصال می شود.
    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، اتصال خود محور، چشمه اتصال، کابل های پس کشیده، آلیاژ حافظه شکل
  • سید مهدی زهرائی، ابوذر صالح*، سید رسول میرقادری صفحه 95
    از ویژگی های مهم قاب های خمشی، رفتار شکل پذیر و قابلیت جذب و استهلاک انرژی القایی، ناشی از زلزله است.
    زلزله های نرتریج (1994) و کوبه (1995) نگرانی هایی را بابت روش و جزئیات طراحی در اتصالات بر اساس گسیختگی ترد غیر قابل انتظار در اتصالات تیر به ستون سیستم قاب خمشی فولادی فراهم نمود، به طوریکه ایجاد شکل پذیری و توانایی مقاومت در برابر تغییرشکل های بزرگ چرخه ای پلاستیک مورد اهمیت قرار گرفت و استانداردهای طراحی با فرض ایجاد ناحیه مستهلک کننده انرژی، بر روی تیر و در نزدیکی محل اتصال تیر به ستون همراه گردید. بر همین اساس در طرح حاضر اتصال نوین خمشی تیر به ستون با مقطع کاهش ظرفیت خمشی یافته توسط جان آکاردئونی لوله ای شکل (TW-RBS: Tubular Web RBS connection) که با جایگزینی یک لوله در جان تیر در محل مورد نظر جهت مفصل پلاستیک بدست می آید، مورد مطالعه تحلیلی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که استفاده از مقطع تضعیف شده با جان اکاردئونی لوله ای شکل، با حذف جان تیر در مقاومت خمشی مقطع، منجر به ایجاد فیوز شکل پذیر دور از اجزاء اتصال تیر به ستون می گردد. میزان کاهش ظرفیت خمشی تیر در محل مفصل پلاستیک بر اساس مشخصات ابعادی تیر و لوله مصرفی قابل محاسبه است طوریکه سهم باقیمانده جان لوله ای در مقاومت خمشی مقطع با توان دو ضخامت لوله رابطه مستقیم و با ضخامت جان صاف تیر و همچنین قطر لوله رابطه معکوس خواهد داشت. تعیین محل بهینه قرارگیری جان لوله ای نیز با توجه به طول تیر و نسبت مدول پلاستیک تیر در محل مفصل پلاستیک به مقطع کل قابل ارزیابی است. همچنین نحوه کنترل برش در جان لوله ای با توجه به کمانش های موضعی و کلی حاصل از برش از دیگر نکات مورد طرح است. نتایج نشان داد که بکارگیری لوله در جان تیر، کاهش سختی خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک را در حدود 14 الی 19% درصد به همراه دارد که این میزان کاهش در سختی خمشی با اتصال RBS با 20% کاهش عرض بال برابری می نماید.همچنین این اتصال برحسب عمق تیر مصرفی منجر به کاهش مقاومت خمشی مقطع در محل مفصل پلاستیک بین 22 تا 28% می گردد که بین نتایج حاصل از اتصال RBS با 20% و 50% کاهش عرض بال است.
    کلیدواژگان: اتصال گیردار، قاب خمشی فولادی، تیر با مقطع کاهش یافته، جان لوله ای شکل، بررسی تحلیلی
|
  • A.Rezaeian*, A.Jahedi Page 5
    Lack of instruction and standards for seismic design of steel structures in 1370 (solar calendar) in IRAN, resulted to extensive use of castellated beams in eccentrically braced frames as a link. According to aforementioned issue the study of seismic behavior of such frames have been necessitated. Link beam, as the place for plastic hinge creation in EBFs, has the main role to damp the seismic energy and quality of seismic behavior of these frames. Due to web openings in castellated link beams, and to lack of extending plastic hinge in web and possibility of brittle fracture modes creation, the capacity of energy damping of EBFs decreases. In this experimental study, 4 link beam are built as samples, which one of them has no stiffener, another one has the recommended stiffener by AISC2010, and the last two samples have recommended details with longitudinal and diagonal stiffeners. Semi-statics cyclic loading apply to all the samples results have shown two ordinary link beams have non-ductile behavior, strength and rigidity reduction, and the two recommended details by authors have shown promoted seismic parameters.
    Keywords: castellated section, Eccentrically braced frame, Cyclic loading
  • M. Gholam Bargani*, F. Malek Ghaini*, A. Mazroi Page 15
    Arc stud welds act as shear connectors in composite steel-concrete beam which are now widely used in the construction of roof of buildings. In this study shear studs 19 mm in diameter made of AISI 1010 steel are welded to steel beams and the effects of weld current, plung and lift heights , and arc time are investigated. Weld samples were characterized in terms of appearance, profile, weld penetration, strength and fracture location in bend test. The results showed the significance of the process parameters on the soundness and strength of the welded connection. It is also shown that weld appearance and just visual inspection cannot be regarded as a sufficient test for the day to day inspection of the stud welding work at site. It is also necessary and important to perform the site bend test at the beginning of each shift or round of site work as required by AWS D 1.1 standard.
    Keywords: effect of parameter, stud welding, welded joint, arc welding, composite beam, metal deck
  • F. Farahbod*, F. Hakimi Fard Page 25
    This paper investigates the impressions of gypsum panel and fiber cement board sheathing on seismic performance of CFS stud walls. For this purpose, five 3600 in 3000 millimeter (length in height) specimens which three of them were strapped diagonally have been tested under cyclic loading. The hysteresis diagram, failure modes and ductility coefficient, were extracted for each specimen and compared. The experiments showed the nonstructural sheathing boards such as gypsum panel and fiber cement cladding would improve the lateral performance of the CFS walls – with or without the strap brace – by 40 percent in average.
    Keywords: Cold, formed steel stud wall, Gypsum panel, Fiber cement board, Ductility factor, Hysteresis curve
  • E. Faraji Zanouz *, B. Asgarian, R. Karami Mohammadi Page 35
    As observed in Northridge (1994) and Kobe (1995) earthquakes, brittle failure of rigid connection caused premature collapse of steel moment frames and new rigid connections have been introduced in design guidelines of steel frames. Although the usage of new connections can lead to the appropriate function of steel moment frames, plastic hinges forms in beams which leaves the inelastic and permanent residual deformations after strong ground motions. Since this irremediable deformation increases repair cost, constructing rigid connections from reversible material such as Shape Memory Alloy (SMA) significantly reduce the residual strain and could be a solution to the problem. This paper focuses on the function of end plate connection using Iron-based SMA (possessing 5% of super elastic strain) by numerical study using ANSYS software. Following verification of cyclic behavior of an end plate connection tested by Sumner (designed on the basis of Thick Plate Theory), SMA is used as either connecting bolts for end plate-to-column connection or as plates located at plastic hinges. The result shows that using SMA plates is more efficient than SMA bolt in end plate connection which designed based on thick plate theory. Regarding appropriate weld ability and lower cost of iron-based SMA, hybrid connection equipped with mentioned plates is able to absorb lesser energy compared to steel connection. Moreover, it decrease repair cost whereas lower residual strain is seen.
    Keywords: Shape memory alloy, End plate, Plastic hinges, Residual strain, Hybrid connection
  • M. Rezaiee Pajand, F. Shahabian *, M. Bambaeechee Page 51
    There are various factors in the analysis and design of the steel frames that uncertainties in any one of them can have a significant effect on the structural safety. The rotational stiffness of the bases and beam-to-column connections and also, the transitional stiffness of the bracing system can be considered as examples of these variables. In this paper, firstly, based on the exact solution of the governing differential equation for an Euler-Bernoulli beam, the stability matrix of portal and gabled steel frames with flexible connections and supports and non-prismatic members are derived. It should be added, the flexibility of connections and supports are molded by the linear rotational or transitional springs. The accuracy of the proposed approach in the deterministic stability analysis with numerical examples verified. Then, by using of the Monte-Carlo simulation method, the probability of failure of mentioned frames for the stability is estimated. The rotational stiffness of the beam-to-column connections and bases and also, the transitional stiffness of lateral support are considered as the random variables in the stochastic stability analysis. Accordingly, by using of the presented formulation the buckling loads of the simulated frames for the hundred thousand times obtained and the effects of various coefficients of variations and different probabilistic distribution functions for random variables in the buckling resistance of the foregoing frames estimated. Moreover, the sensitivity of the probability of failure for the stability of frames with respect to uncertainty of the stiffness of the connections and supports investigated.
    Keywords: Probabilistic analysis, Stability, Steel frames, Flexible connection, Flexible support, Non, prismatic member, Monte, Carlo, sensitivity
  • M.S. Ghobadi*, M. Karnajafi, R. Ahmadijazani Page 81
    Recently self-centric moment resisting connections have been introduced as alternative welded moment resisting connections. These connections are comparing of post tensioned strands and energy dissipater parts. In construction of connection the high strength strands have been post tensioned and because of the post tensioned forces during earthquake period, the structure returns to the pre earthquake condition with less damage in comparison with usual moment resisting structures. One of the energy dissipater devices of these systems isbottom flange friction device (BFFD). In this paper, firstly the behavior of connection in 6 story 4 bay building have been verified with literature which OPENSEES software is used for this purpose. Then nonlinear dynamic and static analyses have been performed. In this study the number of post-tensioned strands, optimum force of strands, arrangement of strands in stories and shape memory alloy materials effect on strand’s behavior have been evaluated. The results shows increment of strands to 40 improves the behavior of connection and the increasing of post-tensioned forces up to determined value causes the improvement of connection behavior.
    Keywords: Steel moment frame, Self, centring connection, Panel zone, Post, tensioned strands, Shape memory alloy
  • S.M. Zahrai, A. Saleh*, S. R. Mirghaderi Page 95
    Unexpected brittle failures in steel rigid frame connections by concentrated tensions on the welded area and connection vulnerability in high ductility demands as occurred during the Northridge 1994) and Kobe (1995), have challenged ductility properties and ability to absorb seismic energy in this type of structural system. So in designing this type of structural system, creating ductility and ability to withstand cyclic large deformations is important. On this basis, in the present study a new beam-to-column moment connection with reduced beam section using Tubular Accordion Web called TAW-RBS is analytically studied. The results show that TAW-RBS creates a ductile fuse away from beam-to-column connection components, through removing web from beam flexural capacity. Reduction of beam flexural strength in the plastic hinge is calculated based on the dimensions of beam and tube. So bending strength of the remaining tubular web would be proportional to squared amount of the thickness of tube and inversely related to the thickness of flat web and the diameter of tube. The optimal location of the tubular web is determined due to the length of beam and the plastic modulus ratio at the plastic hinge to the total cross section. Also shear control at tubular web according to local and global shear buckling are other points discussed in this study. The results show that TAW-RBS reduces flexural stiffness about 14 to 19% in the plastic hinge locations that is equal with the RBS20%. Also the proposed connection, depending on the size of the beam, reduces bending strength between 22 to 28% in the plastic hinge location that is intermediate between RBS20% and RBS50%.
    Keywords: Rigid connection, Steel moment frames, Reduced beam section, Tubular Web section, Analytical study