مطالعه آزمایشگاهی و عددی قاب‌های خمشی فولادی دارای پین فیوز با اتصال مستهلک کننده پیچی اصطکاکی

با بررسی نتایج مربوط به زلزله‌های نورثریج در سال 1994 و زلزله‌های مخرب دیگر، مشاهده گردید که قوی کردن اعضا سازه‌ای و افزایش طول خط جوش اتصالات تیر به ستون در سازه‌های فولادی عملکرد مناسب لرزه‌ای نداشته‌اند. پس از آن برای جلوگیری از شکست ترد اتصالات، نحوه تشکیل مفصل پلاستیک در خارج از ناحیه اتصال مورد بررسی قرار گرفت و تیرها با مقطع کاهش یافته پیشنهاد گردید. اما در استفاده از مستهلک کننده‌ها در قاب‌های خمشی کمتر توجه شده است. اتصال پیشنهادی پین فیوز (pin-fuse sbc)، یکی از اتصالاتی است که می‌تواند از طریق لغزش و اصطکاک نیروهای وارده را در نزدیکی اتصال مستهلک کند. پین فیوزها در هنگام وقوع بارهای لرزه‌ای، از طریق لغزش دورانی سطوح فولادی نسبت به یکدیگر عمل نموده و نیروی اصطکاک بین صفحات فیوز، موجب استهلاک انرژی زلزله خواهد شد. قاب‌های موردنظر، قابلیت جذب انرژی بالایی از طریق فیوزهای مزبور داشته  که می‌تواند در مناطق با فعالیت لرزه‌خیزی شدید مورداستفاده قرار گیرد. در مدل پیشنهادی در این پژوهش، اتصال مورد نظر یک مفصل واقعی در نزدیکی اتصال تیر به ستون با سوراخ‌هایی لوبیایی طراحی شده است که پس از رسیدن به لنگری کمتر از لنگر اتصال، قابلیت چرخش و حرکت پیدا می‌کند. از این‌رو نتایج آزمایشگاهی مدل پیشنهادی تحت بارهای چرخه‌ای با نتایج عددی اجزای محدود بررسی و مورد مقایسه قرار گرفته است. این نتایج نشان می‌دهد که اتصال پین فیوز پس از رسیدن به حد لازم و به دلیل حذف سهم جان از مقاومت خمشی و عدم وقوع کمانش پیچشی در جان تیر و با ایجاد فیوزی مطمئن دور از اتصال تیر و ستون، علاوه بر آن‌که مقاومت اتصال پین فیوز و شکل پذیری به ترتیب 11 و 6 درصد افزایش داده است، توانسته است به تغییر مکان نسبی تا 9 درصد برسد که این میزان بیشتر از حد آیین نامه در قاب‌های خمشی ویژه است.

experimental and numerical steel moment frames with pin-fuse with slotted bolted friction damper (pin-fuse sbc)

by examining the results related to the northridge earthquakes in 1994 and other destructive earthquakes, it was observed that strengthening the structural members and increasing the length of the welding line of beam-to-column connections in steel structures did not have a suitable seismic performance. after that, to prevent the brittle failure of the connections, the way of forming the plastic joint outside the connection area was investigated and beams with a reduced cross-section were proposed. but less attention has been paid to the use of absorbers in bending frames. the proposed pin-fuse connection, (pin-fuse sbc), is one of the connections that can absorb the incoming forces near the connection through sliding and friction. when an earthquake occurs, the pin-fuses acts through the rotational sliding of the steel surfaces towards each other, the presence of friction between the fuse plates will cause the consumption of the earthquake energy. frames equipped with pin-fuses, this frame has the ability to absorb high energy through said fuses, it can be used in areas with strong seismic activity. in the model proposed in this research, the intended connection of a real joint near the beam-to-column connection is designed with bean-shaped holes that can rotate and move after reaching an anchorage lower than the connection moment. therefore, the experimental results of the proposed model under cyclic loads have been investigated and compared with the numerical results of finite elements. these results show that the pin fuse connection after reaching the required limit and due to the removal of the contribution of the web from the bending resistance and the absence of torsional buckling in the beam web and by creating a safe fuse away from the connection of the beam and the column, in addition to the resistance of the fuse pin connection and plasticity has increased by 11% and 6%, respectively, it has been able to reach a relative displacement of up to 9%, which is more than the regulation limit in special bending frames.