تأثیر پدیده ی خستگی کم چرخه بر روی قاب های خمشی فولادی با اتصالات صلب از پیش تأیید شده ی فلنجی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشگاه سمنان

3 دانشجوی دکترا/دانشگاه سمنان

چکیده

اتصالات گیردار تیر به ستون شامل آن دسته از اتصالاتی می‌شوند که قابلیت انتقال لنگر بین تیر و ستون را دارا می‌باشند. از جمله اتصالات گیردار، اتصال فلنجی می‌باشد. در این اتصال دو قطعه توسط یک ورق فولادی به همدیگر متصل می‌شوند. این نوع اتصال که پس از خرابی‌های گسترده‌ی زلزله‌ی نورثریج مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت، یکی از اتصالات از پیش تأیید شده‌ی آیین نامه هاست. از آنجا که خستگی کم چرخه یکی از عوامل خرابی در زلزله‌ی نورثریج بود، نیاز است تا رفتار خستگی این نوع اتصال مورد بررسی قرار گیرد. تا به حال مطالعات کمی بر روی اثر خستگی کم چرخه بر اتصالات فلنجی انجام گرفته است. در مطالعه‌ی حاضر، اطلاعات موجود بر اساس مطالعات نستار برای توسعه‌ی نمودار S-N به ناحیه‌ی خستگی کم چرخه، مورد استفاده قرار گرفت. سپس با استفاده از نمودارهای S-N به دست آمده به بررسی اثر خستگی کم چرخه بر روی چند سازه با ارتفاع‌ها و رکوردهای زلزله‌ی مختلف پرداخته شد تا اثر خستگی کم چرخه بر سازه‌های دارای اتصالات فلنجی پیچی بررسی گردد. تحلیل سازه‌های فولادی نشان داد که در اتصالات فلنجی، در محل‌های بحرانی، اثر خستگی کم چرخه تجمعی تحت زلزله‌های شدید تأثیرگذار می‌باشد. از آنجایی که اثرات خستگی تجمعی هستند این موضوع برای ساختمان‌های قدیمی که چندین زلزله را تجربه کرده‌اند، می‌تواند قابل توجه باشد. از آنجایی که اثرات خستگی تجمعی هستند این موضوع برای ساختمان‌های قدیمی که چندین زلزله را تجربه کرده‌اند، می‌تواند قابل توجه باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of low cycle fatigue on steel moment frames with prequalified rigid connections (bolted unstiffened and stiffened extended end-plate moment connections)

نویسندگان [English]

  • Mohsen Gerami 1
  • Amirhosein Zarei 2
  • Mohsen Ghaderi 3
1 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Semnan University
3 Semnan University
چکیده [English]

The moment beam-to-column connections include those connections that can transfer the moment between the beam and the column. Bolted unstiffened and stiffened extended end-plate moment connections are from this category. This type of connection, which was investigated after severe damage to connections in the Northridge earthquake, Due to proper behavior under cyclic loading, was introduced as one of the pre-qualified connections of the AISC code and subsequently by the Iranian Code. Since low cyclic fatigue is another cause of failure in connections under the Northridge earthquake, it is necessary to study the fatigue behavior of this type of connection under the effect of low cycle fatigue. So far little studies have been done on the effect of low cycle fatigue on various types of connections, including end plate connections. In the present study, the S-N fatigue chart (Effective stress to the number of load cycles) that was used to estimate the effect of high cycle fatigue was developed to the low fatigue region for the end plate connections. Then, with using the S-N chart, the effect of low cycle fatigue on a 12-story structure under the influence of various earthquake records was studied to investigate the effect of low-cycle fatigue on structures with end plate moment connections. The analysis of steel structures showed that in end plate moment connections at the plastic hinge position, the effect of the cumulative cyclic fatigue before the plasticization of the connection under severe earthquakes is influential. Since the effects of fatigue are cumulative, it will be significant and destructive for end plate connections of buildings that have experienced several medium and large earthquakes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • End plate connection
  • Moment connection
  • Low cycle fatigue
  • Cumulative fatigue
  • Steel frame
  • earthquake
[1] Nastar, N. (2008). “The effect of higher modes on earthquake fatigue damage to steel moment frames”, faculty of the graduate school University of Southern California, P.H.D Thesis.
[2] Partridge, J.E. & Paterson, S.R. & Richard, R.M. (2000). “Low cycle fatigue tests and fracture analyses of bolted-welded seismic moment frame connections”, STESSA, Third International Conference.
[3] Partridge, J.E. & Paterson, S.R. & Richard, R.M. (2003). “ATC-24 cumulative damage tests and fracture analyses of bolted-welded seismic moment frame connections”, Proceedings of the Third Congress, Technical Council on Forensic Engineering of the American Society of Civil Engineers, 142-157.
[4] Zhou, H. & Wang, Y. (2014). “Seismic low-cycle fatigue evaluation of welded beam-to-column connections in steel moment frames through global–local analysis”, International Journal of Fatigue 64, 97–113.
[5] Benoit, A. & Rémy, L. (2014). “Experimental investigation of the behavior and the low cycle fatigue life of a welded structure”, Materials Science & Engineering a 595, 64–76.
[6] Hanji, T. (2014). “Low Cycle Fatigue Assessments of Corner Welded Joints based on Local Strain Approach”, International Journal of Steel Structures, Vol 14, No 3, 579-587.
[7] Amiri, H.R. (2013). “Finite element simulation of ultra-low cycle fatigue cracking in steel structures”, Journal of Constructional Steel Research 89, 175–184.
[8] Zambrano, A. (2014). “Damage indices evaluation for seismic resistant structures subjected to low-cycle fatigue phenomena”, International Journal of Mechanical Sciences 78, 106–117.
[9] Zhou, H. (2013). “Extremely low cycle fatigue prediction of steel beam-to-column connection by using a micro-mechanics based fracture model”, International Journal of Fatigue 48, 90–100.
[10] Kashani, M.A., Barmi, A.K., Malinova, V.S. (2015). "Influence of inelastic buckling on low-cycle fatigue degradation of reinforcing bars", Construction and Building Materials 94, 644–655.
[11] Mendes, L.A.M., Castro, L.M.S.S. (2014). "A simplified reinforcing steel model suitable for cyclic loading including ultra-low-cycle fatigue effects", Engineering Structures 68, 155–164.
[12] Sumner, A. (2003). "Unified design of extended end-plate moment connections subject to cyclic loading", faculty of the Virginia polytechnic institute, P.H.D thesis.
[13] Amiri, A., Rojas, F., Anderson, J.C. (2012). "Effects of low-cycle fatigue on steel moment frames with RBS", Behaviour of steel structures in seismic areas, STESSA, 83-89.
[14] Ghobarah, A., Korol, R. (May 1992). "Cyclic behavior of extended end-plate joints", Journal of structural engineering, vol. 118, No. 5.