الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 58000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۵۳
کد مقاله
CVL53
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
نام انگلیسی
Seismic behavior of ConXL rigid connection in box-columns notfilled with concrete
تعداد صفحه به فارسی
۵۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۲۶
کلمات کلیدی به فارسی
اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL), رفتار لرزه ای, مقطع کاهش یافته تیر, ستون قوطی, مجموعه سیستم یقه
کلمات کلیدی به انگلیسی
ConXL moment connection, Seismic behavior, Reduced beam section, Box-column, Collar systems
مرجع به فارسی
ژورنال تحقیقات فولاد ساختمانی – دپارتمان مهندسی راه و ساختمان دانشگاه آزاد، کرج، ایران
دپارتمان مهندسی هوا فضا دانشگاه فناوری مالک اشتر، تهران، ایران
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان، دانشگاه آزاد، واحد تاکستان، ایران
الزویر
مرجع به انگلیسی
Journal of Constructional Steel Research; Department of Civil Engineering, Karaj Branch Islamic Azad University, Karaj, Iran; Department of Aerospace Engineering, Malek-ashtar University of Technology, Tehran, Iran; Department of Civil Engineering, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran
کشور
ایران
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
چکیده
ستون های قوطی به عنوان اجزای مناسب برای سازه های دارای قاب های خمشی در دو جهت به شمار می آید، اما اجرای ورق پیوستگی در آنها سبب ایجاد برخی از مشکلات عملی خواهد شد. پیشنهاد جدید جهت کاهش این مشکل در ستون های قوطی شامل کاربرد اتصال کان اکس ال (Conxl) می باشد. اهداف مربوط به ارائه جزئیات این مبحث شامل ویژگی های صنعتی شدگی، حذف جوشکاری در محل کار، حذف ورق پیوستگی، ارتقای کیفیت، سرعت بخشیدن به فرایند ساخت و ساز و ساده سازی بازرسی و کنترل می باشد. این اتصال به عنوان مجموعه ای از یقه بالها و یقه گوشه ها به حساب می آید. از طریق توزیع نیرو در امتداد این اجزا، نیروهای مرتبط از تیرها به سمت ستون ها انتقال می یابند. هدف این مطالعه بررسی رفتار چرخه ای این نوع از اتصال به صورت عددی با استفاده ای از نرم افزار ABAQUS می باشد. به همین دلیل، جهت تأیید فرایند مدلسازی، نتایج عددی نمونه ها، RBS، صفحه انتهایی و اتصال زاویه پیچی با نتایج تجربی مقایسه شده و توافق مناسبی بین داده های عددی و تجربی حاصل آمده است. متعاقباً هفت نوع از اتصالات ConXL مورد بررسی قرار می گیرند که شامل تیر با مقطع کاهش یافته (RBS) و تیرهای معمولی در ستون های قوطی به صورت پرنشده با بتن با نیروی محوری تحت شرایط بارگذاری تکی، بارگذاری مسطح و بارگذاری دو محوری می باشد. نتایج نشان دهنده آن می باشد که رفتار لرزه ای کلیه نمونه ها به صورت مناسب بوده و رفتار لرزه ای این اتصال برای تیرهای نوعی به صورت مناسب با دوران های ۰۴/۰ رادیان می باشد. بعلاوه این ستون بدون هیچگونه کمانش موضعی قابل توجهی باقی می ماند.
کلمات کلیدی:اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL)، رفتار لرزه ای، مقطع کاهش یافته تیر، ستون قوطی، مجموعه سیستم یقه
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۱- مقدمه
ستون های با سطح مقطع عرضی قوطی، بعنوان یک جزء قاب های خمشی خاص و سطح میانی، غالبا در آن دسته از نواحی که از ریسک بالای زمین لرزه ای برخوردار می باشند مورد استفاده قرار می گیرند [۱].
گشتاور بالای ماند در اطراف محور اصلی سبب می شود تا این مقاطع دارای مقاومت بیشتری در مقایسه با مقاطع دارای بال پهن، به عنوان اعضای تیر ـ ستون، باشند. بعلاوه، مواردی چون صلبیت پیچشی عرضی بالا، نیاز جهت مهاربندی جانبی ستون و مشکل کاهش مقاومت، که عمدتاً با فرایند چرخش ستون به واسطه اتصال کمانش پیچشی عرضی آغاز می گردد، از جمله پارامترهای بحث شده در این مقاله می باشند [۲ ، ۳].
ستون های قوطی از کاربرد بهینه محتمل مواد استفاده نموده و از قابلیت حداقل هزینه برای رنگ زدن و حفظ و نگهداری سطوح برخوردار می باشند [۲]. علیرغم مزیت های ذکر شده، آنها دارای برخی از محدودیت ها به واسطه شکل محاط شده خود در مقایسه با دیگر سطوح مقطع می باشند. به طور مثال، دسترسی به بخش داخلی ستون های قوطی برای جوشکاری و اتصال ورق های پیوستگی مشکل می باشد. بعلاوه بررسی های مربوط به جوشکاری نیز مشکل بوده و سبب بالا رفتن هزینه های تولید می شود. بعلاوه، دو جان موازی در ستون های قوطی وجود دارند که سبب ایجاد رفتارهای مختلف در مقایسه با ستون های دارای بال پهن می شوند [۳]. این عوامل سبب بروز تحقیقات گسترده ای در ارتباط با اتصالات ستون قوطی شده است تا قابلیت ارائه جزئیات مناسب این فرایند به منظور کاهش هزینه ها و حصول رفتاری متناسب لرزه ای به وجود آید. Park و همکاران [۴] به صورت تجربی اقدام به بررسی رفتار تیرهای اتصال یافته به ستون های قوطی مربعی پرشده با بتن و با ورقه های تقویت جانبی ستون های قوطی نموده اند. به این دلیل، آنها اقدام به بررسی هفت نمونه تحت بارگذاری چرخه ای نموده اند. نتایج آزمایش نشان دهنده آن است که یک دوران کلی ۰۴/۰ رادیان که برای قاب های مقاوم در برابر لنگرهای خاص ضروری هستند را می توان حاصل آورد. Wu و همکاران [۵] به صورت تجربی رفتار چرخه ای دو اتصال پیچدار کناری در ستون های قوطی بر روی سه نمونه را مورد بررسی قرار دادند. در این مطالعه، مدل مکانیکی جهت حاصل آوردن معادلات تئوریکی برای محاسبه صلبیت، تنش یا وادادگی برشی تسلیم و مقاومت برشی نهایی ناحیه پانل، مد نظر قرار می گیرد. نتایج نشان دهنده آن می باشد که اتصالات پیچدار دوسویه دارای مقاومت ممتازی در برابر زلزله از نقطه نظر صلبیت، مقاومت یا استحکام، قابلیت شکل پذیری و مکانیزم انتشار انرژی می باشد. بعلاوه مقاومت لرزه ای این اتصالات فراتر از حیطه مقررات مشخص شده تایوان و آمریکا بوده، و می توان آن را به عنوان سیستم های مقاوم در برابر زمین لرزه قاب های خمشی مورد استفاده قرار داد.
هدف این مقاله بررسی رفتار لرزه ای اتصال خمشی ConXL به صورت عددی می باشد. به همین دلیل، جهت اطمینان از شبیه سازی عددی و فرایند تحلیلی، در جایی که نتایج تجربی اتصال خمشی ConXL در دسترس نیست، چندین نمونه عددی اتصالات دیگر که دارای رفتار مشابهی با اتصال مورد بررسی شده بوده اند، مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج عددی پیش بینی شده مورد مقایسه قرار گرفته و با برآوردهای تجربی موجود تصدیق و ارزیابی شده است. متعاقباً به منظور بررسی تأثیرات حذف بتن از ستون، چندین نمونه عددی مدلسازی شده و تحت بارگذاری چرخه ای با نیروی محوری ستون تحت شرایط بارگذاری تک جهته، دو جهته (مسطح) و همچنین دومحوری، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج کلیه نمونه ها معرف رفتار مناسب این اتصال می باشد.
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۲- اهداف و روشها
در استاندارد AISC 358S1-11 این موضوع مشخص شده است که اتصال ConXL تنها برای ستون های قوطی مربعی ۴۰۶ میلی متری (۱۶ اینچی) می باشد که با بتن پر شده است. بر این مبنا، عامل های قابل تغییر برای ستون ها مواد و ضخامت دیواره ستون به حساب می آیند [۲۲]. هدف از این مطالعه بررسی رفتار لرزه ای اتصال خمشی ConXL بدون بتن پر شونده در ستون ها و بدون ورق های پیوسته تحت بار گذاری چرخه ای می باشد.
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۳- مدلسازی عددی و بررسی اطلاعات
از آنجایی که اتصال ConXL به عنوان یک اتصال جدید به شمار می آید و به واسطه عدم دسترسی به نتایج تجربی، به منظور تصدیق امکان پذیری این طرح، نتایج تجربی در دسترس چهار نمونه اتصالات فولادی که به میزان کفایت مشابه با رفتار مولفه ها در این اتصال می باشند به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. این نمونه ها شامل دو اتصال RBS می باشد که به وسیله Pachoumis و همکاران به سال ۲۰۱۰ [۱۶]، و Uang و همکاران به سال ۲۰۰۰ [۱۷] مورد بررسی قرار گرفته اند، بعلاوه یک اتصال نیمه صلب زاویه پیچ دار که به وسیله Azizinamini در سال ۱۹۸۲ بررسی شد [۱۸] و یک مورد اتصال صفحه انتهایی چهار پیچه مطالعه شده به وسیله Sumner و همکاران در سال ۲۰۰۰ [۱۹] که تحت شرایط بارگذاری چرخه ای به منظور تصدیق امکان پذیری تعامل و عملکرد پیچ های پیش کشیده مورد تست قرار گرفته بودند نیز در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفت.
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۴- ارزیابی نمونه های اتصال خمشی ConXL به صورت عددی
۴ـ۱٫ پیکربندی و مکانیزم انتقال نیرو در اتصال ConXL
جزئیات کلی اتصال خمشی ConXL در شکل ۵ نشان داده شده است. این اتصال شامل مجموعه ای از یقه بال بالایی (CFT)، یقه بال پایینی (CFB)، یقه گوشه بالایی (CCT)، و یقه گوشه ای پایینی (CCB) می باشد و به هنگامی که عمق تیرها بیش از ۴۶۰ میلیمتر باشند، یقه گوشه ای میانی (CCM) و یقه جان الحاقی (CWX) (تنها در وجه اتصال تیر به ستون) و همچنین یک مجموعه پیچهای دارای مقاومت بالای پیش کشیده (زاویه ۴۵ درجه)، که به صورت جمعی سبب ایجاد گره ConXL می شوند. عملکرد این پیچها و یقه ها سبب ایجاد یک دیافراگم صلب در اطراف ستون خواهد شد.
۴ـ۲٫ مدلسازی عددی نمونه ConXL
برای مدلسازی عددی مؤلفه های اتصال شامل تیرها، ستون ها، پیچ ها و سیستم های یقه، یک جزء صلب ۸ گره ای با انتگرال کاهشی، C3D8R، استفاده شده است. تنها در دو طرف یقه بال ها و بخش تیر و ستون، به واسطه پیچیدگی هندسه اتصال اجزای چهار ضلعی، C3D4، استفاده می گردد. ابعاد و هندسه نمونه ها در مدلسازی عددی به طور کامل در تعامل با شرایط حقیقی است. الگوی تولید مش بر روی این اتصال در شرایط بارگذاری یکطرفه، بارگذاری مسطح و همچنین بارگذاری دو طرفه در شکل ۶ نشان داده شده است.
۴ـ۳٫ خواص مواد نمونه های تحت بررسی
برحسب قوانینAISC 358S1-11 [۲۲]، خواص مواد مجموعه سیستم های یقه بر مبنای استاندارد ASTM A572Gr50 مدنظر هستند، آن هم با توجه به تنش تسلیم ۳۹۰ MPa و تنش نهایی ۵۱۰ MPa. بعلاوه نمونه های مواد مرتبط با تیرها و ستون ها نیز برحسب استانداردهای ASTM A36 و ASTM A572 در جدول ۲ می باشند.
۴ـ۴٫ ویژگی های هندسی نمونه ها
بر مبنای ضروریات مربوط به کد AISC358S1-11، اتصال ConXL مخصوصاً برای ستون های لوله ای شکل ۴۰۶ میلیمتری (۱۶ اینچی) مناسب بوده و همچنین عمق های تیر محدود به سری های W30 در آن می باشند، البته به شرط آنکه پهنا و ضخامت بال ها بیش از ۳۰۰ میلیمتر و ۲۵ میلیمتر به ترتیب نباشند [۲۲]. در این اتصال، ابعاد مجموعه یقه برای محدوده تیرهای مجاز به صورت ثابت بوده و آنها تنها در مسیر ستون با توجه به تغییر بلندی تیر حرکت خواهند داشت. بنابراین، بلندی اجزای CCM و CWX به عنوان تنها مورد قابل تغییر در این اتصال به شمار می آید [۲۲]. بر مبنای این حقایق، موارد تحت بررسی، که شامل اتصالات تک سویه، اتصالات مسطح و اتصالات دو محوری هستند، متشکل از ستون (با بار محوری و بدون آن) و تیرها با طول ۵/۳ متر که بر حسب استاندارد AISC358S1-11 و AISC341-10 هستند، برای قاب های گوشه ای، کناره ای و میانی طراحی شده اند، آن هم به منظور استفاده در طبقات اول و دوم یک ساختمان ۱۶ و ۱۸ طبقه. در این طراحی خاص، به منظور داشتن مهم ترین اتصال حیاتی، کاربرد تیرها به گونه ای اعمال می گردد که حداکثر خمش به کار گرفته شده بر روی ستون و مجموعه یقه مدنظر باشد.
۴ـ۵٫ شرایط مرزی و بارگذاری
در کلیه نمونه ها، شرایط مرزی جهت ممانعت از کمانش پیچشی جانبی تیرها به کار گرفته شده است، بالهای تیر در بازه های ۸۰۰ میلیمتری و ۲۱۰۰ میلیمتری در مسیر عمود بر حرکت تیر مقید می گردند، شکل ۸٫
کلیه نمونه ها بر مبنای AISC 341–۱۰ [۲۳]، تحت شرایط بارگذاری تک سویه، مسطح و دو محوره قرار گرفتند. در شرایط بارگذاری تک جهته، بارگذاری بر مبنای جایگزینی کاربردی برای صفحه صلب انتهای تیر برحسب جدول ۴ و شکل ۹ مدنظر می باشد. در شرایط مسطح و دو محوری، بارگذاری بر مبنای جایگزینی صفحه صلب ناحیه بالایی ستون برحسب جدول ۴ و شکل ۹ اعمال شده است.
۴ـ۶٫ نتایج عددی و مباحث
به منظور بررسی رفتار لرزه ای اتصال ConXL، رفتار چرخه ای هر جزء نمونه های اتصال به شرح ذیل مدنظر قرار می گیرند.
۴ـ۶ـ۱٫ تیرها
در غالب نمونه ها، بالهای تیر فرایند حرکت به سمت حالت پلاستیکی یا نرمی و مفتول پذیری را مخصوصاً در نواحی RBS آغاز می نمایند. در زاویه دریفت بین طبقه ای ۰۳/۰ رادیان کمانش بال تیر آغاز خواهد شد. با افزایش کمانش بال تیر، ناحیه خمیری یا پلاستیسیته از بال ها به سمت جان تیر حرکت می نماید. بنابراین پس از کمانش بال کمانش های جان تیر در حدود ۰۱/۰ الی ۰۲/۰ رادیان آغاز می گردد. برای نمونه CXL04 که شامل RBS نمی باشد، کمانش بال تیر به هنگامی رخ خواهد داد که زاویه دریفت در حدود ۰۱۲/۰ رادیان باشد و پس از آن جان تیر کمانش خود را در زاویه دریفت حدوداً ۰۳/۰ رادیان در نمونه های CXL01، CXL07 و CXL11 آغاز می نماید، که در آن بال دارای ضخامت بیشتری بوده و خمش بیشتری را به ستون تحمیل می نماید، کمانش بال تیر به صورت زودتر در زاویه دریفت حدوداً ۰۱۳/۰ الی ۰۱۹/۰ رادیان آغاز می شود. حداکثر خمش تحمیلی تیر به مجموعه اتصالات و ستون به هنگامی رخ خواهد داد که زاویه دریفت بین ۰۳/۰ و ۰۴/۰ رادیان است.
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۴ـ۶ـ۲٫ ستون ها
کلیه نمونه های مطالعه شده در این مقاله بدون بتن پرشونده در ستون هستند. بنابراین، پیچهای دارای مقاومت بالا با نیروهای پیش کشیده سطح بالا در این اتصال به کار گرفته شده اند. البته در بخش اتصال یقه گوشه بالا و پایین قبل از بارگذاری چرخه ای شاهد تنش هایی هستیم. بعلاوه، در طی بارگذاری چرخه ای نمونه ها، خمش تحمیلی به واسطه افزایش نوسان جابجایی نوک تیر، به ناحیه بالایی و پایینی یقه بال انتقال یافته و همچنین به جداره ستون از طریق یقه گوشه ای انتقال می یابد. بنابراین، در طی بارگذاری، تنش جداره ستون در موقعیت بالایی و پایینی یقه گوشه ای افزایش خواهد یافت. مقادیر حداکثری تنش در گوشه جداره ستون در هر نمونه در جدول ۵ نشان داده شده اند. برای کلیه نمونه ها، حداکثر تنش جداره ستون، در ابتدا در موقعیت اتصال یقه بالا و پایین گوشه ای رخ داده و متعاقباً از طریق افزایش نوسان بارگذاری بیشتر شده که در این رابطه شاهد تنش در وسط ناحیه پانل می باشیم که به صورت تدریجی افزایش می یابد.
۴ـ۶ـ۳٫ سیستم های یقه
در این تحقیق، برای کلیه نمونه ها، سیستم یقه با توجه به سطوح مقطع مختلف تیر و ستون و حداکثر تنش در کلیه مؤلفه های سیستم یقه مشخص می شود. با توجه به این حقیقت که ابعاد هندسی سیستم یقه و مشخصه مواد (نوع ASTM-A572 Gr50)، تعداد و قطر پیچها برای کلیه نمونه ها بر مبنای استاندارد AISC358S1-11 و به صورت ثابت مدنظر بوده، و آنها صرفاً در امتداد مسیر ستون به هنگامی که عمق تیر تغییر می کند جهت خواهند یافت. بحرانی ترین حالت برای سیستم یقه به هنگامی رخ خواهد داد که لنگر یا خمش تحمیلی حداکثری بر روی مجموعه اتصال عمل نماید. تحت این شرایط، تنش در مجموعه یقه به حداکثر خواهد رسید. در کلیه نمونه ها، مقادیر حداکثری تنش در مجموعه یقه شامل بال های یقه و گوشه های آن در جدول ۵ ارائه شده اند. مقدار حداکثری تنش یقه بال ها در حول و حوش سوراخ های پیچ رخ خواهد داد. این مقدار در حدود ۴۰۷ MPa برای یقه بال بالایی برای نمونه های CXL10 و CXL11 و برای یقه بال پایینی به میزان ۴۴۸ MPa و ۴۴۶ MPa به ترتیب خواهد بود.
رفتار لرزه ای اتصال خمشی کان اکس ال (ConXL) در ستون های قوطی بدون بتن پرکننده
۵- نتیجه گیری
در این مقاله، پس از ارائه مدلسازی و متعاقباً مقایسه نتایج تحلیل عددی اتصال RBS، صفحه انتهایی و زاویه پیچدار با نتایج تجربی، رفتار لرزه ای اتصال خمشی ConXL در ستون های ـ قوطی که با بتن پر نشده اند مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس، یازده اتصال ConXL شامل تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)، و تیر معمولی استفاده شده در ستون های قوطی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج ذیل حاصل شده اند:
در هر دوی نمونه های CXL03 و CXL04 با ستون دارای ضخامت جداره ۵/۱۲ میلیمتر، علیرغم عدم استفاده از بتن به عنوان عامل پرکننده و بدون ورق پیوستگی، در طی دوران ۰۳/۰ رادیان، حیاتی ترین حالت در اتصال قرار گرفته در یقه گوشه ها الی گوشه ستون با میزان تسلیم جان ستون در آن ناحیه مشخص شد. در این مورد تنش حداکثری در میان ناحیه پانل به میزان ۱۸۱ MPa حاصل آمد. در این ارتباط، ستون بدون بارگذاری محوری بوده است.
در کلیه نمونه های دارای بار محوری ستون، علیرغم عدم استفاده از بتن پرکننده و بدون ورق پیوستگی، به واسطه توزیع تنش مناسب در اطراف جداره ستون، هیچگونه کمانش موضعی در جداره ستون نمونه های دیده نشده است. با این حال در نمونه های دارای مشخصه های ASTM-A36، موقعیت اتصال یقه گوشه ای به ستون گوشه ای و میانه اتصال ناحیه پانل، دارای تنش بیشتری در مقایسه با تنش تسلیم می باشد. در نمونه های CXL08، CXL10 و CXL11 با مشخصه مواد ASTM-A572 برای تیر و ستون، علاوه بر عدم وجود کمانش محلی، مقدار تنش در سطح میانه ناحیه پانل اتصال کمتر از تنش تسلیم می باشد و تنش ناحیه اتصال یقه گوشه ای و ستون گوشه ای به میزان اندکی بیشتر از تنش تسلیم می باشد. منحنی های خمش ـ دوران در کلیه نمونه ها معرف رفتار هیسترزیس مناسب برای دوران بیش از ۰۵/۰ رادیان می باشد. ConXL به عنوان اتصالات میانی مخصوصاً به عنوان اتصالات گوشه ای و کناری برای کلیه سازه های دارای استاندارد ASTM-A572 مناسب می باشد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
