فهرست مطالب
نشریه سازه و فولاد
سال ششم شماره 11 (بهار و تابستان 1391)
- تاریخ انتشار: 1392/05/31
- تعداد عناوین: 9
-
-
صفحه 5در صنعت ساخت سازه های فولادی ایران به سبب در دسترس نبودن نیمرخ-های کارخانه ای بزرگ بال پهن، از مقاطع ساخته شده قوطی شکل برای عضو ستون، استفاده زیادی می شود. اما نحوه اتصال تیر به آن و ایجاد یک اتصال صلب بخصوص تعبیه ورق پیوستگی در مقطع قوطی با دشواری مواجه است. در این مقاله با ارائه یک هندسه جدید اتصال بر مبنای روش ساخت ستون درختی، بدون نیاز به ورق پیوستگی، اجرای اتصال صلب تیر I به ستون قوطی امکان پذیر می شود. برای بررسی عملکرد لرزه ای اتصال پیشنهادی از مدلسازی اجزای محدود استفاده شده و زیرسازه صلیبی شکل از اتصال تحت بارگذاری یکنوا و چرخه ای بررسی می شود. نتایج نشان می دهد، اتصال پیشنهادی ضوابط صلبیت، مقاومت خمشی و شکل پذیری را که مورد توجه آئین نامه لرزه-ای AISC است، برآورده می کند. اتصال تا پایان چرخه ای با زاویه انحراف طبقه 4% بدون افت مقاومت بیش از حد، بارگذاری را تحمل می کند. در این تحلیل، کرنش معادل پلاستیک به عنوان معیاری برای کنترل آغاز شکست در اتصال، محاسبه و کنترل می شود.
کلیدواژگان: اتصال صلب، ستون قوطی شکل، مدل سازی اجزای محدود، کرنش معادل پلاستیک -
صفحه 17پانل های برشی فولادی در سه دهه اخیر به دلیل سختی مناسب، شکل پذیری و اتلاف انرژی بالا در ساختمان های جدید و همچنین در مقاوم سازی ساختمانهای موجود در دو نوع سخت شده و بدون سخت کننده مورد استفاده قرار گرفته اند. استفاده از سخت کننده های تسمه ای به صورت افقی و قائم برای جلوگیری از کمانش ورق پرکننده با معایبی همراه است که می توان به پائین بودن مقاومت کمانشی این تسمه ها اشاره کرد. از آنجا که کمانش ورق پرکننده در پانل های برشی در راستا و یا موازی با قطر پانل برشی می باشد، لذا به منظور بهبود رفتار پانل های برشی، استفاده از سخت کننده لوله ای بصورت مورب پیشنهاد گردید و برای بررسی رفتار ورق فولادی تحت این سخت کننده، تعداد 8 عدد نمونه به ابعاد داخلی ساخته شد و نتایج آزمایش با بار گذاری استاتیکی فزآینده حاکی از آنست که نمونه با نسبت دارای مقاومت تسلیم و مقاومت نهایی بیشتری می باشد و تعداد نیم موج های ناشی از کمانش برون صفحه ای ورق پرکننده در فاصله بین سخت کننده ها با افزایش نسبت فوق کاهش می یابد.
کلیدواژگان: پانل برشی، ورق پرکننده، سخت کننده تسمه ای، سخت کننده لوله ای -
صفحه 31شاخص های خسارت زیادی در سالهای اخیر جهت تخمین خسارت وارد بر سازه تحت اثر زمین لرزه، توسعه یافته اند که اغلب از پارامترهای متفاوت برای ارزیابی خسارت سازه استفاده می کنند. هدف از این تحقیق، توسعه یک روش جدید بر اساس نتایج روش بار افزون جهت ارزیابی خسارت سازه های فولادی می باشد. به این منظور چندین قاب خمشی در نظر گرفته می شود و تحلیل خسارت غیر ارتجاعی تحت اثر رکوردهای مختلف زمین لرزه، بر روی آنها انجام می شود. سپس بر روی همه ی قاب ها تحلیل استاتیکی غیر خطی (تحلیل بار افزون) انجام می شود و نقاط عملکردی با استفاده از روش طیف ظرفیت تعیین می شوند. با داشتن نقاط عملکرد، مقادیر شاخص های خسارت استاتیکی در این نقاط محاسبه می گردند. با بررسی رابطه بین شاخص های خسارت پیشنهادی در تحلیل استاتیکی غیر خطی و خسارت در تحلیل دینامیکی غیر خطی، معادلاتی برای تخمین خسارت وارد بر سازه براساس نتایج تحلیل بارافزون ارائه می شوند. به منظور ارائه یک روش موثر در تعیین وضعیت خسارت (عملکرد) سازه بوسیله معیار پیشنهادی، جدولی ارائه می شود.
کلیدواژگان: شاخص خسارت، قاب های خمشی فولادی، تحلیل بار افزون، تحلیل دینامیکی غیر خطی -
صفحه 53در این تحقیق به کمک روش المان محدود، به بررسی نحوه انتقال برش از تیر به ستون در قاب های خمشی فولادی، پرداخته شده است. نمونه هایی از اتصال جوشی تیر به ستون با جزئیات بندی های متفاوت، به صورت المان محدود و با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح و نیز دادن اجازه کمانش به سیستم، مدل سازی گردیده است. نمونه های مورد بررسی تحت بارگذاری بار-افزا (Push-Over) قرار گرفته و نتایج حاصله، مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. نتایج تحلیلی نشان می دهند که انتقال برش در این نوع اتصالات، بر اساس تئوری تیر برنولی (که بر آن اساس قسمت عمده برش توسط جان مقطع منتقل می-شود)، صورت نگرفته، و وجود اتصال جان تیر به ستون برای انتقال سهم عمده نیروهای برشی، الزامی نیست. در این نوع اتصالات، پس از شکل گیری میدان های قطری کششی و فشاری در جان تیر، این مجموعه در کنار بال فشاری و کششی تیر، به صورت یک خرپا عمل نموده، و سبب انتقال برش از تیر به ستون می گردد.
کلیدواژگان: قاب خمشی فولادی، اتصال تیر به ستون، انتقال برش، روش المان محدود، تحلیل غیرخطی -
صفحه 63امروزه برای ارزیابی لرزه ای سازه ها، انواع تحلیل های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی به سرعت در حال گسترش می باشند. اکثر روش های دینامیکی غیرخطی نیازمند حجم زیاد محاسبات بوده و اغلب زمان بر هستند؛ علاوه بر آن، انجام تحلیل ها و تفسیر نتایج حاصل از این تحلیل ها نیاز به مهارت و تخصص ویژه ای دارد. در مقابل، تقریب ها و ساده سازی های متعدد در روش های استاتیکی غیرخطی علی رغم شدت بخشیدن به گسترش کاربرد آنها- باعث کاهش دقت نتایج آنها گردیده است. در ارزیابی لرزه ای سازه ها بر اساس سطح عملکرد، دقت و سرعت انجام انواع تحلیل ها معیار بسیار حیاتی است. این مساله باعث بوجود آمدن انواع روش های نوین بر اساس مفاهیم مربوط به تحلیل-های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی شده است. در این تحقیق به بررسی قابلیت ها و محدودیت های دو روش تحلیل های دینامیکی غیرخطی فزاینده مودال و استاتیکی غیرخطی فزاینده اصلاح شده پرداخته شده است. بدین منظور با انتخاب ساختمان های فولادی 3، 9 و 20 طبقه با سیستم قاب خمشی و مدلسازی و تحلیل آنها توسط برنامه DRAIN-2DX دقت نتایج روش های مختلف در پیش بینی رفتار لرزه ای این ساختمان ها بررسی شده است.
کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی فزاینده، تحلیل دینامیکی فزاینده مودال، تحلیل استاتیکی غیرخطی اصلاح شده، قاب خمشی فولادی -
صفحه 87در طراحی لرزه ای سازه های فولادی، برای مقاومت در برابر بارهای جانبی، معمولا از سیستم مهاربندی فولادی استفاده می شود. در چنین قابهایی امکان قرارگیری بادبندها در مکانهای متعددی وجود دارد. طراح بایستی قبل از تصمیم گیری، تمامی حالتهای ممکن برای قرارگیری بادبندها در مکانهای مختلف را مورد توجه و بررسی قرار دهد. محل بهینه بادبندها، غالبا به روش آزمون و خطا تعیین می شود. این فرآیند عملا غیرممکن می باشد؛ ولوآنکه طراح باتجربه باشد. در این مقاله مکان یابی بهینه بادبندها، در قابهای فولادی دو بعدی، با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار گرفته است. در روش الگوریتم ژنتیک استفاده شده، از یک تابع شایستگی غیرخطی چند جمله ای با در نظر گرفتن وزن قاب، جابجایی نسبی طبقات و نسبت تنشهای اندرکنشی اعضای قاب، استفاده شده است. در این مقاله از دو روش انتخاب چرخ گردان و رقابتی، دو تعداد بیت و دو نوع اتصال تیر به ستون (گیردار و مفصلی) استفاده شده است. قابها در پنج حالت مختلف بهینه سازی شده اند. برای تحلیل قابها از تحلیل های استاتیکی خطی، مودال و طیف پاسخ استفاده شده است. برای تحلیل، طراحی و بهینه سازی قابها از برنامه های نوشته شده به زبان نرم افزار MATLAB بهره گرفته شده است. در انتها، تاثیر نوع روش انتخاب، تعداد بیتها و نوع اتصال تیر به ستون در روند بهینه سازی قابها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نشان داده شده است که در مکان یابی بهینه بادبندها، استفاده از تعداد بیتهای کمتر، منجر به نتایج بهتری خواهد شد و کارایی دو روش انتخاب چرخ گردان و رقابتی، بسیار نزدیک به هم استکلیدواژگان: بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، قاب مهاربندی، تحلیل طیف پاسخ
-
صفحه 97استفاده از ستونهای با مقطع قوطی در ساختمانهای اسکلت فولادی با اتصالات صلب بسیار رایج می باشد. در این ساختمانها، لنگر خمشی ایجاد شده در اتصال صلب، باعث ایجاد تغییر شکل های قابل توجهی در جداره ستون می گردد. این تغییر شکل ها علاوه بر اینکه باعث کاهش صلبیت اتصال می گردند، در بسیاری از موارد نیز کنترل کننده طرح ستونها می باشند و لازم است برآورد نسبتا دقیقی از مقادیر آنها وجود داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از روش عناصر محدود و با بکارگیری نرم افزار Ansys مدل های مختلفی از قابهای خمشی با اتصال صلب تیر به ستون قوطی مورد مطالعه قرار گرفته است و اثر پارامترهائی نظیر: ضخامت جداره ستون، ابعاد مقطع تیر و ستون، اثر سخت کننده های داخلی و غیره بر روی میزان تغییر شکل جداره ستون بررسی شده است. در نهایت نمودارها و روابط ریاضی مناسب جهت محاسبه تغییر شکل جداره ستون قوطی و بکارگیری آن در طراحی سازه ارائه گردیده است و راه کارهای عملی و اجرائی جهت کاهش این تغییر شکلها پیشنهاد گردیده است.
کلیدواژگان: ستون قوطی، اتصال صلب، ساختمانهای فولادی، قابهای خمشی -
صفحه 109اتصالات خورجینی یکی از متداول ترین اتصالات تیر به ستون در سازه-های ساختمانی فولادی موجود در ایران می باشد که در این اتصال، تیرها در محل اتصال قطع نشده و به صورت یکسره در کنار ستون ها ادامه می یابند. تاکنون مطالعات آزمایشگاهی و عددی نسبتا زیادی در حوزه سختی و مقاومت چرخشی این نوع اتصالات در ایران انجام پذیرفته است، اما در رابطه با بدست آوردن مشخصات راستای قائم اتصال تاکنون تحقیقات زیادی صورت نپذیرفته است. برای محاسبه مقاومت اتصال در راستای قائم روابطی ارائه گردیده است اما برای محاسبه سختی آن ها تا کنون رابطه ای پیشنهاد نگردیده است. لذا در این یادداشت سعی شده است تا با استفاده از مدل سازی های عددی به روش اجزاء محدود، رابطه ای کاربردی برای بدست آوردن سختی اتصال خورجینی در راستای قائم ارائه گردد.
کلیدواژگان: اتصال خورجینی، سختی اتصال، سختی راستای قائم
-
I_Beam to Box_Column Rigid Connection without Internal Continuity Plate For Column-Tree ConstructionPage 5In construction of steel structure in IRAN، as large wide flange I shaped sections are not available، box shaped columns are widely used. However connection of I beam to box shaped column and inserting the continuity plate inside box section to make a rigid connection is difficult in practice. In this paper a new geometry suitable for Column-Tree construction is introduced in which a rigid connection may be obtained without using internal continuity plate. For evaluation seismic performance of the connection، finite element modeling is used and a cross shaped substructure is analyzed subjected to monotonic and cyclic loading. The results show proposed connection meets the rigidity، ductility and strength criteria of AISC standard. This connection tolerates the cyclic loading up to 4% drift angle without significant loss of strength. In this analysis equivalent plastic strain criterion is used to monitor fracture initiation in critical regions of the connectionKeywords: Rigid Connection, Box, Column, Finite Element Method, Equivalent Plastic Strain
-
Page 17Steel shear panels have been used in new buildings and also retrofitting of existing structures in two kind، stiffened and unstiffened، in recently three decades because of their proper stiffness، ductility and high energy dissipation. Using strap stiffeners in vertical and horizontal for preventing the buckling of filling sheet has also some defects such as low buckling strength in straps. Since the buckling of the filling sheet in shear panels is in direction or parallel of diameter of panels، then for improving the shear panel’s behavior، using tube stiffeners in oblique suggested and for the study of the behavior of steel plates with these stiffeners، 8 samples with inner dimensions have been made and the results of tests with increasing static loading show that the sample with ratio has maximum yield and ultimate strength and the number of half-waves in distance of stiffeners that comes from out plane buckling of the filling sheet، decreases with increasing the above ratio.Keywords: Shear Panel, Filling Sheet, Strap Stiffener, Tube Stiffener
-
Page 31To estimate amount of damage to structure subjected to an earthquake، various damage indices have been developed in recent years. Results of dynamic analysis are usually used to evaluate damage to structure in these indices. The objective of this study is to develop a new method to evaluate damage to steel structures based on the results of pushover analysis. For this purpose، several steel moment resisting frames are considered and inelastic damage analysis is performed on them subjected to various earthquake records. Then nonlinear static analysis (pushover analysis) is performed on all the frames and performance points are determined using the capacity spectrum method. By having the performance points، the static damages are computed at these points. By evaluation correlation between the damage index in nonlinear dynamic analysis and the damage indices in pushover analysis، some equations are present to estimate the damage to structure based on pushover results. In order to present an effective procedure in determining the structural damage by using proposed criterion، a table is presented.Keywords: Damage Index, Steel Moment Frame, Pushover Analysis, Nonlinear Dynamic Analysis
-
Page 53Beam-column connections in steel frames have been traditionally designed by using classical Euler-Bernoulli beam theory which leads to the assumption that the flanges transfer moment while the web connection primarily resists the shear forces. On the other hand، lessons from the past earthquakes imply that some steel connections with weak web connections have adequate performance in transferring shear forces. It is probable that the truss mechanism in such systems helps in transferring shear forces. This mechanism can work without web connection to column face. This work presents the results of finite element analyses of three types of welded beam-column connections subjected to bending and shear forces of beam in the range of nonlinear behavior of materials and inelastic buckling of the cross section. In the first and second model، connection is based on welding flanges of the beam to the face of the column and in the third model; both web and flanges of the beam are connected to the column. The location of plastic hinge of the beam from the face of the column is studied in each case. It is observed that shear transferring capacity of the first and second models are much higher than expected based on the classical Euler-Bernoulli beam theory.Keywords: Steel Moment Frame, Beam Column Connections, Shear Transferring, Finite Element Method, Nonlinear Analysis
-
Page 63In recent years، different kinds of nonlinear static and dynamic analysis have been developed for the seismic evaluation of structures. Most of the nonlinear and dynamic methods not only need great volume of calculations and are very time consuming، but also there is a need for a proper skill and proficiency in order to analyze the results. For this reason، numerous approximations and simplifications in nonlinear static methods have been applied which reduce the precision of the results. In the evaluation of the structures based on performance، the speed and precision of conducting different analyses are very significant criteria. This issue has led to the creation of various new methods based on the principles of nonlinear and incremental static and dynamic analysis. In this study، the capabilities and limitations of Modal Incremental Dynamic Analysis (MIDA) and Incremental Modified Pushover (IMP) analysis methods have been evaluated. For this purpose، three models of 3، 9 and 12 story steel moment resisting frames have been analyzed with DRAIN-2DX code. Results of the analysis methods chosen in this paper for predicting of the seismic behavior of buildings are compared with those of dynamic analysis.Keywords: Incremental Dynamic Analysis, Modal Incremental Dynamic Analysis, Incremental Modified Pushover, Steel Moment Resisting Frames
-
Page 87In seismic design of steel structures، steel bracing is commonly adopted to resist the lateral forces. There are lots of possible for positions of the braces. The designer should consider all possible positions before deciding. The optimum positions of the braces are generally determined by trial and error. This process is practically impossible، even if the designer is experienced. In this paper، topology optimization of steel braces in 2-D steel frames is carried out using Genetic Algorithm. A multiple nonlinear segment fitness function is used considering the weight، stories drift، and combined stresses in the frames. Roulette Wheel and Tournament selections، two number of bits، and two kind of connections (Fully Restrained & Unrestrained) have been used. The frames have been optimized in five various cases. To analyze the frames، linear static، modal، and response spectrum analysis have been used. To analyze، design، and optimize the frame elements، the programs written in MATLAB software have been used. Finally، effect of selection methods، number of bits، and kind of connections is carried out. It is shown that in topology optimization of bracing، using fewer bits causes better results and ability of Roulette Wheel and Tournament selections are the same.Keywords: Optimization, Genetic Algorithm, Braced Frame, Response Spectrum Analysis
-
Page 97The use of columns with box sections in the structure of steel buildings with rigid connections is very popular. In these buildings، the bending moment in the rigid connections causes big deformations in the column face. These deformations not only reduce the rigidity of connections but also in the most cases control the design of columns. Then it is necessary to evaluate the values of these deformations accurately. In this research by using the finite element method and Ansys software، the different models of moment frames with rigid connection of beam to box column are studied and the effects of parameters such as: thickness of column face، dimensions of beam and column section، existence of internal stiffeners etc. on the value of column face deformation are investigated. Finally، appropriate graphs and formula are presented to calculate the box column face deformation and for using in structural design. Also applicable and administrative methods for reduction of theses deformations are proposed.Keywords: Box Column, Rigid Connection, Steel Buildings, Moment Frames
-
Page 109“Khourjeeni” connection is amongst the most common type of beam-to-column connection in existing steel structures in Iran. In this connection beams pass by the side of columns without being disconnected at the location of beam-column joints. Extensive studies have been carried out either experimentally or analytically to investigate special characteristics of this type of connection including rotational resistance and stiffness، but enough research has not been done about vertical properties of this connection. Vertical strength of connection has received more attention and some empirical formulas have been proposed in this regard، but there is no information about vertical stiffness of this type of connection. Hence، this paper aims to develop an applicable equation for determining the vertical stiffness of this connection by conducting numerical modeling of the connection and employing FEM analyses.Keywords: Khourjeeni connection, Stiffness of connection, Vertical stiffness
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.