فهرست مطالب

سازه و فولاد - شماره 22 (پاییز و زمستان 1396)
  • شماره 22 (پاییز و زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/12/22
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسین عموشاهی*، محمد قاسمی تبار صفحات 5-24
    کمانش موضعی ورق ها، کمانش ستون های توخالی و کمانش پیچشی - جانبی تیرهای I شکل از جمله آسیب پذیری های عضوهای فولادی در برابر کمانش هستند. در این پژوهش به کمک نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS، تاثیر ورق های GFRP در بهبود رفتار پایداری ورق ها و مقطع های فولادی ارزیابی گردیده است. نتیجه ها نشان می دهد استفاده از ورق های GFRP در تقویت ورق های فولادی منجر به افزایش ظرفیت کمانش آن ها به ویژه برای ورق های با نسبت لاغری بالاتر می گردد. همچنین، بکارگیری این روش در تقویت ستون منجر به افزایش ظرفیت حمل بار آن می گردد و برای مقاوم سازی تیر های I شکل، در به تاخیر انداختن کمانش پیچشی- جانبی به ویژه زمانی که از بال و جان با نسبت پهنا به ضخامت بالاتری در مقطع استفاده شده باشد، موثر است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های GFRP، عضوهای فولادی، کمانش، تقویت کردن، نرم افزار ABAQUS
  • علی منصوری *، فرزاد مشکین فام حصاری صفحات 25-38
    جداسازی از پایه، یکی از راهکارهای ارتقای عملکرد لرزه ای سازه است که در آن به جای افزایش ظرفیت اعضای سازه، میزان تقاضا کاهش می یابد. ازآنجاکه تعداد زیادی از سازه های موجود و جدید نامتقارن هستند، مناسب است اثرات این موضوع در سازه های جداسازی شده نیز، موردمطالعه قرار گیرد. در سازه های نامتقارن وجود فاصله افقی بین مرکز جرم و مرکز سختی، موجب ایجاد پیچش در سازه می شود که این موضوع باعث تحمیل نیرو و تغییرشکل های اضافی به اعضای سازه می شود. در این پژوهش رفتار سازه های نامتقارن جداسازی شده با سیستم باربر جانبی مهاربند هم محور فولادی، با استفاده از روش تحلیل دینامیکی غیرخطی موردمطالعه قرار گرفته است. در خصوص اثرات نامتقارنی در سازه، دو حالت خروج از مرکزیت جرم و خروج از مرکزیت سختی در نظر گرفته شده است. در هر حالت با در نظر گرفتن مقادیر مختلف خروج از مرکزیت، رفتار سازه با تکیه گاه ثابت و جداسازی شده موردمطالعه قرار گرفته است. همچنین رفتار سازه های نامتقارن با خروج از مرکزیت های جرم و سختی مورد مقایسه قرار گرفته است. بر اساس نتایج تحلیل، جداسازی از پایه در هر دو حالت خروج از مرکزیت های جرم و سختی باعث کاهش قابل توجه دوران طبقات و اثرات پیچشی در سازه شده است. همچنین در هر دو حالت سازه با تکیه گاه ثابت و سازه جداسازی شده، خروج از مرکزیت سختی باعث ایجاد پیچش کمتری در سازه، نسبت به خروج از مرکزیت جرم شده است. به علاوه به منظور کاهش اثرات پیچشی در سازه های جداسازی شده نامتقارن، روشی برای طراحی جداسازها در این سازه ها پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: جداسازی از پایه، سازه نامتقارن، خروج از مرکزیت جرم، خروج از مرکزیت سختی، تشدید پیچشی
  • فتاح تجلی، علی گل افشار * صفحات 39-49
    در سال های اخیر برای افزایش قابلیت استهلاک انرژی در قاب های مهاربندی، مهاربندهای ضد کمانش ارائه گردید که در آن مهاربند فشاری نیز به تسلیم می رسد. یکی از مسایل موجود در خصوص مهاربندهای ضد کمانش متداول با هسته فولادی، وجود تغییر شکل های پسماند در انتهای زلزله به دلیل سختی کم هسته فولادی در ناحیه پس ازتسلیم می باشد. وجود تغییر شکل های پسماند پس از زلزله نه تنها سرویس دهی سازه را به مخاطره می اندازد بلکه پتانسیل آسیب سازه به دلیل وقوع پس لرزه ها را نیز بالا می برد. برای حل این مساله در این مقاله از مهاربند های ضد کمانش با هسته دارای آلیاژ حافظه دار شکلی استفاده شده است. بررسی منحنی رفتاری آلیاژهای حافظه دار شکلی نشان می دهد در این مصالح، تغییر شکلهای پسماند تحت بار سیکلی در اثر ورود مصالح به ناحیه غیر خطی کم بوده و لذا میتواند به عنوان یکی از گزینه های مناسب جهت کاهش تغییر شکل های پسماند در سازه مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله کاربرد مهاربند های ضد کمانش با مصالح آلیاژ حافظه دار شکلی در قاب های کوتاه و میان مرتبه با استفاده از تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی صورت گرفته و با نتایج قاب های دارای مهاربند ضد کمانش متداول با هسته فولادی مقایسه شده است. بررسی نتایج نشان میدهد استفاده از مهاربند های ضد کمانش با آلیاژ حافظه دار شکلی در کاهش تغییر شکل های پسماند در قاب ها بسیار موثر بوده ولی در بررسی سایر پارامتر های سازه ها، مهاربند های ضد کمانش با هسته فولادی به لحاظ لرزه ای دارای پاسخ مناسبتر است.
    کلیدواژگان: مهاربند ضد کمانش، هسته فولادی، آلیاژحافظه دار شکلی، تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی
  • کیارش محتشم دولتشاهی*، علی غروی، سید رسول میرقادری، محمدتقی نیکوکلام صفحات 51-60
    هدف این مقاله، بررسی عددی یک سیستم نوین جذب کننده انرژی در قاب های خمشی فولادی است. قاب های خمشی به عنوان یکی از مطلوب ترین سیستم های باربر جانبی شناخته می شوند. بااین حال، شرایط حداقلی اندازه دهانه به عمق تیر که به منظور تشکیل مفاصل پلاستیک در دو انتهای آن در آیین نامه ها الزام شده، به عنوان یکی از محدودیت های این سیستم شناخته می شود. با قرارداد یک فیوز برشی در میانه تیر، مفاصل پلاستیک خمشی از دو انتهای تیر به مفصل پلاستیک برشی در میانه آن انتقال می یابد. بنابراین تسلیم فیوز دربرش، پیش از تسلیم خمشی در دو انتهای تیر اصلی اتفاق می افتد و درنتیجه، سیستم پیشنهادی محدودیت آئین نامه ای را مرتفع می نماید. فیوز بخشی از تیر است که با ورود به تغییر مکان های غیرخطی مانع ورود باقی اعضا به این محدوده می شود. به منظور ایجاد فیوز برشی، با ایجاد شیارهایی با الگوی مشخص در جان میانه تیر، تضعیف مقاومت برشی حاصل می گردد. مدل های عددی این قاب در نرم افزار اباکوس ساخته و با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است.
    کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، مفصل پلاستیک، فیوز برشی، بهسازی، تحلیل غیرخطی
  • سهیل سبزواری، فرزاد شهابیان مقدم *، یونس نوری صفحات 61-70
    در عمل، احتمال وقوع انفجار در مجاورت سازه ‏ها وجود دارد و باید رفتار سازه‏ های مختلف در برابر اثرات بارهای ناشی از انفجار مورد بررسی قرار گیرد. در ساخت برخی سازه‏ های صنعتی و نظامی از پانل‏ های ساندویچی استفاده می‏ شود. این پانل‏ ها از دو ورق و یک سازه میانی به‏ عنوان هسته پانل تشکیل شده ‏اند. هسته پانل در کاهش تغییرشکل و افزایش توانایی جذب انرژی سازه نقش به‏ سزایی دارد. در این پژوهش، رفتار پانل‏ های ساندویچی از جنس آلومینیوم و فولاد در برابر بارهای انفجاری مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند تحلیل، سه نوع پروفیل مستطیلی، ذوزنقه‏ ای و مثلثی برای هسته پانل‏ ها در نظر گرفته شد. نتایج بررسی نشان می‏ دهد که پانل‏ هایی که تماما از جنس آلومینیوم می‏ باشند نسبت به نمونه‏ های دیگر انرژی بیش‏تری مستهلک کرده‏ اند. پانل‏ هایی که فقط ورق‏ های آن‏ها از جنس آلومینیوم است و پانل‏ هایی که فقط هسته آن‏ها از جنس آلومینیوم می‏ باشد، به ‏ترتیب در مرتبه بعدی استهلاک انرژی قرار می‏ گیرند. بیش‏ترین تغییرشکل در پانل‏ های تمام آلومینیومی و پانل‏ هایی که فقط هسته آن‏ها از فولاد می‏ باشند، متعلق به هسته پانل با پروفیل مثلثی و کمترین تغییرشکل مربوط به پروفیل مستطیلی است. در پانل‏ هایی که فقط ورق‏ های آن‏ها از فولاد است، برخلاف پانل‏ های دیگر، بیش‏ترین تغییرشکل را پروفیل مستطیلی و کمترین‏ تغییرشکل را پروفیل مثلثی دارد.
    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، بار انفجار، انرژی مستهلک شده، تغییر شکل بیشینه
  • امین قلی زاد *، مهدی سعدآبادی فراهانی صفحات 71-85
    بعد از زلزله نورثریج اتصال با مقطع کاهش یافته جهت بهبود عملکرد اتصالات پیشنهاد گردید. در ویرایش اخیر مبحث دهم مقررات ملی، تشکیل مفاصل پلاستیک انتهای تیرها در خارج از محدوده اتصال به ستون ملزم گردیده است. استفاده از تیر با مقطع کاهش یافته راهکار موثری برای این منظور می باشد. در این تحقیق جزئیات جدیدی برای این اتصال که شامل ترکیبی از حالت جان کاهش یافته و جان موجدار می باشد پیشنهاد و ضمن مقایسه با گزینه های دیگر مدلی برای توصیف رفتار این اتصال جدید تهیه میشود. برای این منظور از نتایج تحلیل مدل اتصال به روش اجزای محدود استفاده شده است. سپس ساختمان فولادی با سیستم قاب خمشی ویژه در حضور تیر با مقطع کاهش یافته طرح و با استفاده از نرم افزار تحلیل غیر خطی در محدوده غیرارتجاعی تحلیل و رفتار کلی سازه با جزئیات اتصال جدید و معمولی بررسی می شود که شامل بررسی شکل پذیری و تعیین ضریب رفتار می باشد. تحلیل موضعی اتصالات، افزایش 9 درصدی ظرفیت چرخش پلاستیک در صورت استفاده همزمان از جان موجدار و کاهش یافته را نشان می دهد هرچند افزایش در ضریب رفتار قابهای فولادی مدل شده با چنین اتصالی چندان قابل توجه نبوده است.
    کلیدواژگان: تیر با مقطع کاهش یافته، تحلیل غیر ارتجاعی، شکل پذیری، ضریب رفتار
  • عملکرد لرزه ای اتصالات ورق انتهایی با پیچ های بلند با حذف ورق پیوستگی
    اشکان آقارفیعی، میرحمید حسینی * صفحات 87-95
    کیفیت مناسب اتصالات در سازه های فولادی عامل اصلی یکپارچگی سیستم های سازه ای بوده و تخریب بسیاری از ساختمان های فولادی در زلزله های شدید ناشی از مشکل اتصالات تعیین شده است. یک اتصال ضعیف و نامناسب می تواند منجر به یکسری زوال های پی درپی و بنیادی در سازه های فولادی گردد. با ایجاد اتصالات تیر به ستون مناسب می توان به ارتقای کیفیت ساخت کمک شایانی نمود. در این تحقیق، ابتدا به طراحی یک اتصال ورق انتهایی تیر به ستون بر اساس آیین نامه فولاد آمریکا پرداخته می شود، سپس برای نیل به اهداف این تحقیق و با توجه به اینکه در ستون های جعبه ای جوش دادن بعد چهارم ورق پیوستگی با توجه به نحوه اجرای این ستون ها به خوبی انجام نمی پذیرد، در نتیجه ورق پیوستگی از اتصال ورق انتهایی تیر به ستون طراحی شده حذف خواهد شد و مطالعه بر روی این اتصالات بدون ورق پیوستگی انجام می پذیرد، به همین منظور در این تحقیق به بررسی رفتار دو اتصال با پیچ های معمولی و پیچ های بلند پرداخته می شود، که در حقیقت در اینجا بار به صورت دو بار افزایشی و چرخه ای بر اتصالات نام برده اعمال خواهد شد. در انتها نمودار های لنگر- دوران برای بار افزایشی برای هر یک از این دو اتصال رسم و با توجه به مقایسه نمودار ها، اطلاعاتی در مورد شکل پذیری، مقاومت و میزان بار نهایی به دست آمد. سپس با قرار دادن بار چرخه ای بر روی نمونه ها به نمودار های هیسترزیس مورد نظر برای هر یک از این دو اتصال دست می یابیم که از مقایسه این دو نمودار نیز به برتری تمام عیار اتصال با پیچ بلند نسبت به اتصال با پیچ معمولی در مورد مقاومت و بار نهایی دست خواهیم یافت.
    کلیدواژگان: اتصال تیر به ستون، پیچ بلند، بار چرخه ای، تنش فون مایسز
|
  • H. Amoushahi *, M. Ghasemitabar Pages 5-24
    Local buckling of steel plates, buckling of hollow columns and lateral-torsional buckling of I-shaped beams are some of the vulnerabilities of steel members against buckling. In this study, the effect of GFRP plates on improvement of stability behavior of steel plates and sections was evaluated using ABAQUS finite element software. The results indicate that using GFRP plates for strengthening steel plates leads to an enhancement in their buckling capacity, particularly for plates with higher slenderness ratio. Also, strengthening columns with GFRP plates leads to enhancement in their load carrying capacity and for retrofitting of I-shaped beams by increasing critical buckling load can be effective to delay lateral-torsional buckling, specially when the flange and web have a higher width-to-thickness ratio.
    Keywords: GFRP composites, Steel members, Buckling, Strengthening, ABAQUS software
  • A. Mansouri *, F. Meshkinfam Hesari Pages 25-38
    Base isolation can improve the seismic performance of structures by reducing the seismic demands instead of increasing the capacity. Many of existing and new structures are asymmetric, thus the effect of asymmetry on the behavior of isolated structures should be studied. In asymmetric structures the horizontal distance between center of mass and center of rigidity, induce inherent torsional moment which can generate extra forces and deformations in the members. In the present research work the seismic behavior of asymmetric isolated concentric braced structures is investigated by nonlinear dynamic analyses using SAP2000 software. The behavior of fixed base and isolated asymmetric structures for different values of mass and stiffness eccentricities are studied and compared to each other. Based on the analysis results, base isolation has reduced story rotations and torsional amplifications in asymmetric structures in mass eccentric and stiffness eccentric structures. Also smaller torsional amplifications can be expected in stiffness eccentric structures than mass eccentric structures. Furthermore a new method for designing isolators in asymmetric structures is proposed which can reduce story rotations and torsional moments in such structures.
    Keywords: Base isolation, Asymmetric structure, Mass eccentricity, Stiffness eccentricity, Torsional amplification
  • F. Tajali, A. Golafshar * Pages 39-49
    Buckling Restrained Braced Frame (BRBF) is one of the earthquake resisting systems. In this system braces yield in tension and compression without buckling. One of the drawbacks of conventional BRBF with steel core is residual displacement in frames that are equipped with BRB at the end of earthquakes. For solution of this problem, in this paper BRB is used in the frames with Shape Memory Alloy (SMA) core because of stess-strian diagram of SMA shows small residual stain during cyclic loading. For evaluation of BRB with SMA core, 4 and 8 story 2D frames are selected and equipped with BRB that has steel core and BRB that has SMA core. Frames have been analyzed under Nonlinear Time History with three Earthquake Records. Assessment of results reveal that residual drifts of BRB frames with SMA core are decrease respect to BRB frames with steel core. Evaluation of the rest parameters like maximum lateral story displacement, maximum story drift ratio and maximum story shear shows that BRB frames with steel core have better responses respect to BRB frames with SMA core in most cases.
    Keywords: BRB, Steel core, Shape memory alloy, Nonlinear time history analysis
  • K.M. Dolatshahi *, A. Gharavi, S.R. Mirghaderi, M.T. Nikoukalam Pages 51-60
    The aim of this paper is to investigate a new energy dissipating system in steel moment resisting frames using finite element method, namely, slitted moment resisting frame system. Moment resisting frames are considered as one the most favorable novel lateral force resisting system. However, the minimum requirement of the beam span to depth ratio, to form the plastic hinges at the two ends of the beam to satisfy. By placing a sheer fuse in the middle of the beam, the flexural plastic hinges are transferred to the middle of the beam through nonlinear shear behavior. Therefore, shear fuse yielding precedes flexural yielding at the two ends of the beam and consequently the proposed system satisfies the code limitations. The fuse is a part of the beam, which, by entering into the nonlinear behavior, prevents other part of the beam from entering into the nonlinear behavior. Numerical models of the proposed system are developed in ABAQUS and are compared against the experimental results.
    Keywords: Steel moment resisting frame, Plastic hinge, Shear fuse, Non, linear analysis
  • S. Sabzevari, F. Shahabian *, Y. Nouri Pages 61-70
    Practically there is a risk of explosion, and different structure's behavior should be examined against the effects of blast loadings. Sandwich panels are used for making some industrial and military structures. These panels are made of two sheets and an intermediate core. The core has a significant role in reducing the deflection and enhancing energy absorb of structure. In this study, sandwich panel's behaviors, which are made of aluminum and steel, are examined against the blast loadings. In the process of analysis, three kinds of profiles, which are: rectangular, trapezoidal and triangular, are considered as panel cores. The results show that the panels with steel core, absorb less energy and damp by their core. Those panels which are completely made of aluminum or the panels with steel core can sustain more strain energy by their back sheets. all the panels that are completely made of aluminum have more damped energy than others. Those panels which have only aluminum sheets or aluminum core are placed next to whole aluminum panels in order to damped energy level. Most of the deflections in panels that are whole aluminum made and steel core panels were belong to panel core with triangular profiles and the least deflection were for rectangular shaped profiles. In panels that only have steel sheets, unlike the other panels, the most deflection was for rectangular profiles and the least deflection was for triangular ones.
    Keywords: Sandwich Panel, Blast Loading, Damped Energy, Maximum Deflection
  • A. Gholizad *, M. Sadabadi Farahani Pages 71-85
    After Northridge earthquake reduced beam sections were suggested to improve connections performance. A new detail has been evaluated for reduced beam sections that includes a combination of two previously investigated models; reduced web section and accordion web section. According to comparison with other models through finite element analysis, it was found that the stresses and plastic strains have been more effectively reduced in the beam to column connection region of the combined detail and up to 9%. Increase in plastic rotation capacity may be achieved without a noticeable loss in strength. According to performed nonlinear static analyses results for well-designed 5, 10 and 15 story steel buildings with special moment resistant frame system, the amount of plastic drift capacity using the reduced beam sections slightly increases and this increase is more in connections with accordion web and accordion web together with reduced web sections respectively. Pushover curves indicate that the reduced beam sections has little effect on the linear part of the curves but increasing drifts, added strength is reduced. The rate of decrease for two connections with accordion web sections and accordion web with reduced web is more. Average rates of behavior factors 11.38 and 11.73 and 11.88 have respectively been obtained for moment resistant frames with reduced beam section and accordion web sections and accordion web with reduced web sections. It can be said that the average rates of behavior factor for frames that are designed based on the behavior factor of 8 has been considerably increased.
    Keywords: Reduced beam Section, Non, elastic analysis, Ductility, Behavior factor
  • Cyclic Performance of End - Plate Connections with Rod - Bolt and Removing Continuous Plate
    A. Agharafiei, M.H. Hosseini * Pages 87-95
    Good quality of fittings in steel structures and structural systems is integration key factor. In an intense earthquake connection problems designated as the destruction factor of many steel buildings. A poor connection can lead to series of successive and fundamental deterioration in the structural steel. With appropriate beam-to-column connections can be helped to improve the quality of construction. In this study, first, design a beam-to-column end plate connection according to American institute of steel construction. Then, to achieve purposes of this study, and according to this, in box columns welding fourth dimension continuity plate according to the implementation of these columns will not do well. As a result continuity plate will be deleted from connection of beam-to-column end plate designed. Study on the connection will do without continuity plate. In this study, we will survey the behavior of the two connections with bolt and rod bolt under push. There the additive load will applied on connections mentioned into two pushover and cyclic load. Moment-rotation charts for pushover to each of the two connections drawn and according to the comparison charts, information about ductility, resistance and ultimate loading was obtained. Then, by placing the cyclic load on the samples achieve to intended hysteresis charts for each of the two connections. By comparing these two charts we will find that in resistance and ultimate load, rod-bolt connections are superior than bolt connections.
    Keywords: Beam, to, column connections, Rod, bolt, Cyclic load, Von Mises stress