عملکرد فیوز در قاب‌های فولادی با اتصالات المان زانو تحت بارگذاری چرخه‌ای

این مقاله توسعه یک سیستم فیوز شکل‌پذیر را به‌منظور کاهش تقاضای لرزه‌ای در قاب‌های فولادی با اتصالات المان زانو توصیف می‌کند. در این نوع سازه‌ها، اتصالات اغلب به تقویت برای مقاومت در برابر ظرفیت کششی مهاربند برای مطابقت داشتن با فرایند طراحی ظرفیت نیاز دارند. برای غلبه بر این مشکل جهت جلوگیری از شکست زودهنگام اتصال باید چاره‌اندیشی کرد. بدین منظور در این تحقیق مدل‌های مختلفی از فیوزهای شکل‌پذیر متشکل از یک کاهش سطح مقطع، بر روی مهاربند المان زانو در یک قاب مهاربندی‌شده قرار می‌گیرند. فیوزها به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که ظرفیت کششی مهاربندهای المان زانو را به ظرفیت اتصالات کاهش دهند. نتایج نشان می‌دهد که قاب مهاربندی‌شده با فیوز می‌تواند برای کاهش تقاضای بار لرزه‌ای به اتصالات به‌طور کافی، استفاده شود تا از تقویت اتصال که ناشی از اعمال اصول طراحی ظرفیت است جلوگیری شود. همچنین مشاهده شد که سیستم فیوز با طراحی مناسب در قاب‌های مهاربندی‌شده، پاسخ هیسترتیک پایداری را تحت بارگذاری چرخه‌ای نشان می‌دهد و شکل‌پذیری کافی را با یک کاهش معقول در مقاومت فشاری اعضای مهاربندی‌شده حفظ می‌کند. همچنین نتایج نشان داد شکست همه نمونه‌ها در فیوز اتفاق می‌افتد و درنتیجه با استفاده از فیوز امکان استفاده از ظرفیت کامل اتصال و مهاربند فراهم می‌شود. درنهایت بر اساس نتایج مطالعه بهترین مدل‌های فیوز که هم شکل‌پذیری کافی ایجاد می‌کنند و هم مقاومت فشاری را تا حد قابل قبولی حفظ می‌کنند برای کاربردهای طراحی شناسایی شدند.

fuse performance in steel frames with knee element connections under cyclic loading

this paper describes the development of a ductile fuse system to reduce seismic demand in steel frames with knee element connections. in this type of structures, connections often require reinforcement to withstand the tensile capacity of the brace to comply with the capacity design process. to overcome this problem, it is necessary to think of a solution to prevent the premature failure of the connection. for this purpose, in this research, different models of ductile fuses consisting of a reduced cross-sectional area are placed on the knee element brace in a braced frame. the fuses are designed to reduce the tensile capacity of the knee element braces to the capacity of the joints. the results show that the braced frame with a fuse can be used to reduce the seismic load demand to the connections sufficiently, to prevent the strengthening of the connection caused by the application of capacity design principles. it was also observed that the properly designed fuse system in braced frames shows a stable hysteretic response under cyclic loading and maintains sufficient ductility with a reasonable reduction in the compressive strength of the braced members. also, the results showed that the failure of all samples occurs in the fuse, and as a result, by using the fuse, it is possible to use the full capacity of the connection and brace. finally, based on the results of the study, the best fuse models that create both sufficient ductility and compressive strength to an acceptable level were identified for design applications.