فهرست مطالب

سازه و فولاد - سال دهم شماره 20 (پاییز و زمستان 1395)

نشریه سازه و فولاد
سال دهم شماره 20 (پاییز و زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/24
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد سهیل قبادی*، حامد نعمتی صفحات 5-22
    در ایران استفاده از اتصالات جوشی بسیار متداول است. این اتصالات در صورت اجرای نامناسب دچار گسیختگی سریع تردشکن می گردند. در این تحقیق اتصال جدید پیچ و مهره ای ارزیابی شده است که بر مبنای اتصالات پیچ و مهره ای کایزر معرفی شده است. اتصال از پیش تائید شده کایزر توسط مخترع آن ثبت اختراع شده است و برای ساخت آن ممانعت وجود دارد. اتصال معرفی شده در این مقاله قابلیت ساخت به صورت ریخته گری دارد و می تواند پایانی برای مشکلات اجرایی ساخت اتصالات در کارگاه باشد. رفتار این اتصال ازنظر نیروی پیش تنیدگی پیچ ها، ضخامت براکت مورداستفاده، تعداد پیچ ها و پهنای براکت به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در تحلیل اتصال برای دستیابی به دقت بالا سطوح مختلف ورق های اتصال و پیچ و مهره ها با سطوح تماس و ضریب اصطکاک مشخص مدل سازی شده اند. بارگذاری چرخه ای حوزه دور استاندارد مبنای بارگذاری نمونه ها بوده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که اتصال جدید ارائه شده می تواند الزامات لرزه ای شکل پذیر ویژه را ازنظر مقاومت و شکل پذیری ارضاء نماید. نتایج بر اساس منحنی های هیسترزیس، منحنی های انرژی آزادشده تجمعی و شاخص های شکست ماده و لغزش پیچ ها بسط داده شده است.
    کلیدواژگان: اتصال گیردار، مدل سازی پیچ های اصطکاکی، بارگذاری چرخه ای، براکت های پیش ساخته، نمودار هیسترزیس
  • رضا عزتی*، حبیب سعیدمنیر، غلامرضا قدرتی امیری صفحات 23-30
    در طراحی لرزه ای سازه ها به منظور استهلاک انرژی اعمالی به سازه هنگام وقوع زلزله راهکارهای مختلفی ارائه شده است که میراگرها نیز در این دسته بندی قرار می گیرند. میراگر ها به سبب طراحی نسبتا ساده و نیز اقتصادی تر بودن نسبت به سایر روش های استهلاک انرژی، بیشتر مورد توجه محقیق قرار گرفته اند. در این تحقیق، به منظور بهبود کارایی میراگر اینرسی دورانی، مکانیزم های اصطکاکی و ویسکوز به این نوع میراگر افزوده می شود. نمونه آزمایشگاهی میراگر اینرسی دورانی اصطکاکی در آزمایشگاه زلزله دانشگاه ارومیه ساخته شده و در یک قاب ساده مورد مطالعه قرار گرفته است، سپس سازه 8 طبقه ای تحت زلزله های کوبه و طبس به منظور بررسی اثرات میراگر ترکیبی ساخته شده در مقایسه با میراگر اینرسی دورانی ویسکوز، مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. میراگر های مورد نظر را می توان همراه انواع مختلفی از بادبندها از جمله چورن و قطری در سازه تعبیه نمود. در مدل مورد مطالعه، ابتدا سازه 8 طبقه متقارن را در نرم افزار SAP 2000 مدل شده، سپس مقاطع حاصله به منظور بررسی اثرات میراگر های مختلف در نرم افزار ABAQUS 2016 مدل می گردد. نتایج بررسی آزمایشگاهی، نشان از بهبود رفتار میراگر اینرسی دورانی اصطکاکی نسبت به سایر میراگرهای اصطکاکی و از بین رفتن ترمزهای ناگهانی آن ها دارد. همچنین پاسخ های دینامیکی سازه، کاهش جابه جایی حداکثر نظیر طبقه بام و نیز برش پایه سازه را نشان می دهد. نتایج تحلیلی نشانگر آن است که میراگرهای اینرسی دورانی ویسکوز نسبت به میراگرهای اینرسی دورانی اصطکاکی سریع تر عمل کرده و اقدام به استهلاک انرژی وارده به سازه می نماید. اما در نهایت میراگرهای دورانی اینرسی اصطکاکی بهتر از نمونه مشابه ویسکوز عمل خواهد کرد.
    کلیدواژگان: طراحی لرزه ای، میراگر هیبرید اینرسی، دورانی، میرایی اصطکاکی، میرایی ویسکوز
  • مرتضی کاظمی تربقان*، محمدرضا سهرابی، حسن حاجی کاظمی صفحات 31-44
    اتصالات ویژه فرم سازه ای فولادی پیش ساخته BSB (Broad Sustainable Building) با در نظر گرفتن سه عامل مختلف شامل سخت کننده، قسمت هرمی شکل و هم چنین تغییر در ضخامت ورق های اتصال، تحت اثر بارهای تناوبی مورد مطالعه قرار گرفته و سپس نتایج نیرو- تغییر مکان حاصل از مدل سازی با نرم افزار ABAQUS در حالت های بالا با مقادیر بدست آمده برای سایر اتصالات مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که اتصالات BSB دارای ظرفیت بسیار بالا و عملکرد بسیار مناسبی در برابر بارهای تناوبی دارد.
    کلیدواژگان: اتصال ویژه، منحنی نیرو، تغییر مکان، بارهای تناوبی
  • اباذر اصغری، سیاوش قناعت پیشه* صفحات 45-58
    مطابق آیین نامه های لرزه ای جدید، ورود رفتار سازه به ناحیه غیرخطی یک امر ضروری است. بدیهی است که در صورت ورود رفتار سازه به ناحیه غیرخطی خرابی برخی از المان های سازه ای اجتناب ناپذیر است. تجربه نشان داده است که برای زلزله های متوسط به بالا تعمیرات المان ها ضروری است. بنابراین استفاده از سیستم سازه ای که به آسانی قابل تعمیر باشد، در مناطق لرزه ای مفید است. به طور منطقی سازه هایی که تغییرشکل آن ها در المان های مشخصی متمرکز شوند و علاوه بر آن تغییرمکان باقی مانده ناچیزی داشته باشند، قابلیت تعمیر بهتر و آسان تری خواهند داشت. برای این منظور در این تحقیق رفتار قاب مهاربندی واگرای مرکزگرا با فیوز های توزیع شده در ارتفاع که مشخصه ی سازه های قابل تعمیر را دارند، مورد مطالعه قرار گرفته است. در قاب مهاربندی واگرا، ستون ها به زمین متصل نیستند و قابلیت بلندشدگی دارند، همچنین قاب واگرا، داخل قاب ثقلی قرار داده شده است و فیوزها بین ستون گهواره ای و ستون ثقلی قرار داده شده اند. در ادامه کابل پس کشیده برای بازگرداندن قاب به موقعیت اولیه در امتداد ستون گهواره ای قرار داده شده است. برای بررسی رفتار لرزه ای این سیستم از تحلیل استاتیکی چرخه ای و دینامیکی غیرخطی استفاده شده است و مقادیر مختلف کابل و فیوز مورد مقایسه واقع شده اند. نتایج نشان می دهند این سیستم رفتار پرچمی شکل از خود نشان می دهد و با اضافه شدن مقاومت فیوز، اتلاف انرژی نیز افزایش می یابد. همچنین با اضافه شدن تعداد کابل یا نیروی پس کشیدگی، مقاومت نهایی قاب افزایش خواهد یافت. نتایج تحلیل دینامیکی نشان می دهد که دریفت طبقات در سازه گهواره ای در کلیه طبقات یکسان است و همچنین تغییرمکان باقی مانده ناچیزی پس از زلزله وجود دارد.
    کلیدواژگان: قاب مهاربندی واگرای مرکزگرا، رفتار پرچمی شکل، فیوز قابل تعویض، کابل پس کشیده، تحلیل استاتیکی چرخه ای
  • علیرضا کاظمی*، سیدسهیل مجیدزمانی صفحات 59-69
    دو زلزله بم و طبس از جمله زلزله های ویرانگری بوده اند که ماهیت اثر جهت پذیری پیشرونده (Forward Directivity Effect) که یکی از اثرات زلزله های میدان نزدیک است، در آنها کاملا مشهود می باشد. شهر تهران با قرار گرفتن در منطقه ای با گسل های فراوان پتانسیل مواجهه با این پدیده را در صورت فعال شدن هر یک از گسلهای پیرامون این شهر دارا می باشد. با توجه به تغییر رویکرد آیین نامه های ساختمانی از طراحی بر اساس نیرو به سمت طراحی بر اساس عملکرد و همچنین توجه کمتر آیین نامه های ساختمانی به بحث زلزله های میدان نزدیک، در این مقاله سعی شده است با در نظر گرفتن اثرات زلزله های میدان نزدیک و همچنین اثرات ساختگاه در مناطق مختلف تهران، به بررسی سطوح عملکرد یک ساختمان قاب خمشی شش طبقه فولادی متداول در شهر تهران که به صورت بهینه و با توجه به ضوابط استاندارد 2800 طراحی شده، پرداخته شود. در انتها میزان آسیب پذیری ساختمان فولادی رایج در تهران ناشی از زلزله در چهار سطح Immediate Occupancy ،Life Safety، Collapse Prevention و سطح E که معرف تخریب کلی ساختمان می باشد با رویکردی نوین به صورت نقشه های پهنه بندی با توجه به ضوابط FEMA356 و تحلیل های پوش آور ارائه شده است.
    کلیدواژگان: زلزله میدان نزدیک، آیین نامه 2800، طراحی بر اساس عملکرد، پوش آور، FEMA356
  • حسن عالم زاده، حمزه شکیب* صفحات 71-79
    مخازن زمینی فولادی یکی از اجزای مهم مجتمع های صنعتی است که حفظ عملکرد آن ها حین و بعد از وقوع بحران هایی مانند زلزله اهمیت فراوانی دارد. در سال های اخیر به کارگیری فن آوری های کم خسارت، که توسعه خسارت غیرخطی در اعضای سازه ای، و نیز زمان و هزینه تعمیر را کاهش داده و رفتار لرزه ای را بهبود می بخشد، مورد توجه محققین قرار گرفته است. سازوکار گهواره ای از جمله این فن آوری ها است که به عنوان یک روش کاهنده تقاضا، گزینه مناسبی برای بهبود عملکرد لرزه ای مخازن به نظر می رسد. در این مقاله یک مخزن زمینی فولادی استوانه ای با نسبت ابعادی باریک (نسبت D/H کمتر از 75/0) مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ لرزه ای آن در دو حالت الف) مهار شده یعنی با اتصال گیردار به پی و ب) مهار نشده یعنی با آزادی حرکت گهواره ای از روی پی، تعیین و با هم مقایسه شده است. مدلسازی اندرکنش سیال-سازه با استفاده از مدل جرم متمرکز انجام و از نرم افزار OpenSees برای تدوین مدل عددی کمک گرفته شده است. همچنین کف مخازن صلب و در مقابل لغزش مقید فرض شده است. مخازن موردنظر تحت تحریک افقی زلزله در پایه قرار گرفته و پاسخ سیستم اندرکنش سیال-سازه، تغییرمکان بام، نیروی برشی پایه و لنگر واژگونی محاسبه شده است. نتایج بیانگر کاهش 9 تا 26 درصدی پاسخ های نیرویی و افزایش پاسخ های تغییرمکانی بام و جرم صلب سیال در مخزن مهار نشده نسبت به مخزن مهار شده است. همچنین افزایش مقدار تغییرمکان جرم نوسانی سیال در مخزن با آزادی حرکت گهواره ای نسبت به مخزن مهار شده ناچیز است.
    کلیدواژگان: مخزن زمینی فولادی، فن آوری های کم خسارت، حرکت گهواره ای، پاسخ لرزه ای، اندرکنش سیال، سازه
  • محمدقاسم وتر*، علی قمری صفحات 81-90
    میراگرهای غیر فعال انرژی به عنوان یک سیستم کارا در برابر بارهای لرزه ای شناخته شده اند. در میان انواع میراگرهای غیرفعال، میراگرهای فولادی به دلیل سهولت اجرا، اقتصادی بودن و در دسترس بودن امکانات ساخت از مقبولیت بیشتری برخوردار است. از طرفی این نوع میراگرها، عملکرد مناسبی در آزمایشگاه ها و زلزله های گذشته داشته اند. هر چند این نوع میراگرها نسبت به سایر میراگرها اقتصادی تر هستند اما اسنفاده از آنها در سازه های معمول در مقایسه با سایر سیستم های مرسوم باربر جانبی، اقتصادی نمی باشد. لذا در این مقاله یک میراگر ابتکاری دارای مکانیزم تسلیم برشی معرفی شده که هزینه بسیار اندکی به ساخت می افزاید و علاوه بر آن سهولت بالایی در ساخت و اجرا برخوردار است. این میراگر پیشنهادی پس از زلزله های شدید براحتی قابل تعویض است. از طرفی، معمولا افزایش سختی و شکل پذیری در سازه به راحتی میسر نمی شود اما نتایج نشان می دهد میراگر پیش نهادی باعث افزایش سختی و شکل پذیری سازه می گردد. همچنین با افزایش میرایی در ناحیه غیر خطی باعث اتلاف انرژی اعمالی به سازه می گردد. روابط لازم طراحی این میراگر پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: میراگر، شکل پذیری، سختی، انرژی لرزه ای
|
  • H. Nemati Ghobadi* Pages 5-22
    Construction of welded moment resisting connection is common. These connections have high potential for brittle failure of welds if quality of welding is not controlled. In this research new bolted bracket connection similar to Kaiser bolted bracket connection is introduced. Kaiser connection has invention patent so construction society can’t utilize them without authority. Proposed connection of this paper can be manufactured by both casting and welding methods and can eliminate patent problems. In this evaluation connection performance, pretention force of bolts, height of bracket, number of bolts and length of bracket have been evaluated. In modeling of connection in order to accuracy of results between different connected area and bolts faces contact elements were created. The standard cyclic history was selected for loading of specimens. The results shows that proposed connection can be accepted by connection code for using in special moment resisting frames from both ductility and strength aspects. Findings are extended as hysteresis curves, released energy of connection, rupture index indicators and slip of bolts.
    Keywords: Moment resisting connection, Slip-critical bolt modeling, Cyclic loading, Pre-fabricated bracket, Hysteresis curves
  • R. Ezzati*, H.S. Monir, Gh.R. Amiri Pages 23-30
    In the Seismic design of Structures, in order to energy damping applied to Structure, when an earthquake occurs, various solutions have been proposed that dampers are also in this category. Due to the relatively simple design and also more economical than other methods of energy dissipations, dampers have been more attention of researchers, In this study, in order to performance improvement of rotational inertia damper, friction and viscous mechanisms added to this type of damper. The experimental sample of rotational friction damper was made in the Urmia university earthquake laboratory and studied in a simple frame. The 8-story structure under Kobe and Tabas will be analyzed to study the effects of made hybrid damper compared with the rotational inertia damper. These intended dampers can be used with different type of braces that embedded in the structure such as Chevron and diameter. At the first in the model studied the 8-story symmetrical structure are modeled in Sap2000. Subsequently the resulting section is modeled in Abaqus2016 to study the effects of different dampers. Experimental laboratory result, is significantly improved Rotational inertia friction damper compared to other friction damper and the loss of their sudden brakes. Also the dynamic responses of structure indicate the reduction of maximum roof displacement and also the base shear of structure. Analytical results indicate that Rotational inertia viscous damper act quickly compared with Rotational inertia friction damper and dissipate the energy applied to structure. But finally Rotational inertia friction damper will behavior better than similar viscous damper.
    Keywords: Seismic design, Inertia-Rotational Damper, Friction damping, Viscous damping
  • M. Kazemi Torbaghan*, M. Sohrabi, H. Haji Kazemi Pages 31-44
    Researchers have been long investigating modern constructional approaches to improve the efficiency and reliability of the constructs and decrease time, costs, and effort. One such modern constructional approach is the use of prefabricated modular construction forms. Broad sustainable building (BSB) is a modern prefabricate modular steel form with special connections. In this paper, we investigate the effects of the thickness of the connection plates, the use of stiffener with different dimensions, and the use of a pyramid-shaped section on the load-displacement curve under cyclic loading. We use the finite-element software "ABAQUS" to model theconnections. For verification of the obtained results from the software has been checked by comparing them with experimental models. The obtained results indicate that 50% increment in the thickness of the connection plates causes an increment of approximately 7.56%, 1.51% and 19% in yielding force, the displacement at the beginning of the yielding, and maximum bearable force by the connection respectively. The obtained results also demonstrate that the connection has a good ductility such that most of the samples can bear a rotation of 0.70 radian without a decrease in the bearable load or a failure in the connection.
    Keywords: Special connection, Force-displacement curve, Cyclic load
  • A. Asghari, S. Ghanaatpisheh* Pages 45-58
    According to modern seismic codes, entering the behavior of the structure to nonlinear zone, is essential. Obviously if the nonlinear behavior of the structure enter the nonlinear zone, failure of some structural elements is inevitable. Experiments have been shown that repair of elements is necessary for moderate to high earthquakes. Hence, using a structural system that is easy to repair in seismic regions is beneficial. Logically For the structures that are focusing any nonlinear deformation in specific elements and in addition residual drift is inconsiderable, maintenance is easy. For this purpose in this research the behavior of the self-centering eccentrically braced frame (SC-EBF) with fuses distributed in height which has the characteristic of the maintainability structures, has been studied. In the SC-EBF columns are not attached to ground and have the ability to uplift. Furthermore, SC-EBF placed inside a gravity frame and fuses between rocking and gravity columns have been placed. In the following, post tensioned cables for bringing the frame to zero station along rocking columns was placed. For investigation the seismic behavior of this system, nonlinear quasi-static and dynamic analysis have been used and different amount of cables and fuses have been compared. Results indicate that this system shows the flag-shaped behavior and byincreasing fuses resistance, energy dissipation increases. Furthermore, by increasing post-tensioned cables, ultimate capacity of the frame, increases. Nonlinear dynamic analysis shows the drifts in all stories is the same and inconsiderable residual displacement exists after the earthquake.
    Keywords: Self-centering eccentrically braced frame, Flag-shaped behavior, Replaceable fuse, Post tensioned tendon, Nonlinear quasi-static analysis
  • A. Kazemi*, S. Majid Zamani Pages 59-69
    One of the most damaging effect of near fault earthquakes is Forward directivity effect which can be witnessed in two Iran’s most catastrophic earthquakes, destroyed Tabas and Bam cities. The same effect is predictable for Tehran metropolis which is surrounded by numerous faults. Regarding the general trend in seismic design codes to accommodate seismic performance concepts in their design methodologies and the lack of regulations considering near field earthquake effects, this study attempts to envelop these topics. A six story steel frame building is designed according to the Iranian Seismic Cod, 2800, and is subjected to near field ground motions by dynamic analyses. The performance of steel frame is categorized to Immediate Occupancy, Life Safety, Collapse Prevention and Destruction level based on FEMA356 performance parameters. Distribution of underlying soil conditions in Tehran and location of seismic faults had great influence on seismic performance of the typical building considered.
    Keywords: Near fault earthquake, 2800 seismic code, Performance based design
  • H. Alemzadeh, H. Shakib* Pages 71-79
    One of the main components of industrial complexes is steel ground tanks which their performance during and after an earthquake event is of great importance. In recent years, innovative low-damage technologies have been proposed by researchers to mitigate nonlinear damage in structural elements and also to decrease time and cost of repairs needed for post-earthquake serviceability of structures. One of these technologies is rocking mechanism which, as a method for limiting seismic demands, could be employed for seismic behavior improvement of tanks. In this paper, a cylindrical steel ground tank with low aspect ratio (D/H less than 0.75), was analyzed under horizontal earthquake excitation. The seismic response of tank in two different configurations; a) anchored or fixed to the base and b) unanchored with free rocking motion over base were calculated and compared. Fluid-structure interaction was considered by using lumped mass analogy and the OpenSees software was employed for modeling and analysis. Furthermore, the bottom plate of tanks was considered rigid and restrained against sliding. The calculated responses include response of fluid-structure interaction system, roof displacement, base shear force and overturning moment. The results demonstrated that a) base shear forces and overturning moments in unanchored tank is reduced by 9% to 26%, b) displacement response of tank roof and fluid impulsive mass is increased in unanchored tank, and c) the increase in displacement response of fluid convective mass in unanchored tank is less than 3% of that in anchored tank.
    Keywords: Steel ground tank, Low-damage technologies, Rocking motion, Seismic response, Fluid structure interaction
  • M.G. Vetr*, A. Ghamari Pages 81-90
    Passive energy dampers are as an effective lateral load resistance systems comparison to other lateral load resistance systems. The metallic passive energy dampers are acceptable among other damper because of simplicity in putting up, availability of the equipment and materials. In other hand, these dampers had a good performance in laboratories and last earthquakes. However these dampers excel from other ones but it does not applicable for general buildings. Therefore, an innovative passive energy damper have introduced that the main featureof its performance is shear yielding of the proposed damper. It has a high simplicity in installation and good capability for repairing after strong earthquake. Numerical results showed that the proposed damper enhances the seismic parameters of the structures. The proposed damper increases ductility, capacity, stiffness, damping ratio. Also, in this article required equations for designing of the damper have been introduced.
    Keywords: Damper, Ductility, Stiffness, Seismic energy