توسعه میراگر شکافدار در محل اتصال تیر به ستون با ایجاد شکاف‌های بیضی

میراگر شکافدار فولادی یک ورق یا پروفیل استاندارد فولادی با تعدادی شکاف بریده شده در جان آن است. نوارهای باقیمانده در جان میراگر، با جذب تغییر شکل های غیر الاستیک، انرژی لرزه ای را مستهلک کرده و مانع از انتقال آن به اعضای سازه‌ای اصلی می شوند. میراگرهای شکافدار فولادی با عرض نوار یکنواخت، به منظور جلوگیری از شکست ترد اتصالات و خرابی اعضای سازه ای اصلی، در محل اتصال تیر به ستون استفاده شده اند. طبق تحلیل‌های صورت گرفته در نرم‌افزار المان محدود آباکوس، استفاده از میراگرهای شکافدار با عرض نوار یکنواخت در تحقیقات آزمایشگاهی قبلی، موجب تمرکز تنش در قسمت های انتهایی نوارها، توزیع نامتوازن تنش های فون میسز در طول نوارها و عدم مشارکت قسمت های میانی نوارهای میراگر شکافدار در استهلاک انرژی شده است. بنابراین، به منظور رفع این مشکل و افزایش سطح جاذب انرژی در قسمت های انتهایی نوارها، میراگر شکافدار با شکاف های بیضی پیشنهاد شده و با میراگر شکافدار ارائه شده در مقالات قبلی، مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج تحلیل اتصالات تحت بارگذاری تناوبی، نشان داده است که استفاده از میراگر شکافدار پیشنهادی با شکاف های بیضی، موجب توزیع بهتر تنش ها در طول نوارهای میراگر، عملکرد هیسترزیس بهتر و افزایش میزان جذب انرژی در اتصال شده است. نتایج نشان داده است که میزان استهلاک انرژی و حداکثر دوران پلاستیک تجمعی تحمل شده توسط اتصال مجهز به میراگر شکافدار پیشنهادی با شکاف های بیضی نسبت به میراگر شکافدار با عرض شکاف ثابت، به ترتیب، 99/6 و 26/8 درصد افزایش یافته است.

Application of Elliptic Slits for Development of Slit Damper in Beam-to-Column Connection

The rigid steel connections were suffered severe damage because of low rotational capacity during earthquakes. Hence many investigations have been performed on the connections of steel structures. In order to prevent brittle failure of connections and damage of main structural members, steel slit ders with uniform strip width are used in the beamtocolumn connections. Slit der is a plate or a standard section with a number of slits in the web. The remaining strips in the web of der, dissipate the seismic energy with inelastic deformation absorption and also prevent seismic energy transmission to the main structural members. No special fabrication technique was involved in the slit ders, thus the device can be easily used in practice. To verify the accuracy of finite element modeling, the obtained results of ABAQUS finite element software were compared with an experimental study done by Oh et al (2009). The analytical results have a good agreement with experimental ones and the average error is about 2%. According to the analyses performed in the ABAQUS, using steel slit ders with uniform strip width is resulted in stress concentration at the ends of the der strips, unbalanced distribution of VonMises stresses along the strips length and low participation of middle parts of slit der strips in the energy dissipation. Therefore, to resolve these problems and energyabsorbing area rise in the end parts of strips, elliptic slit der is proposed and compared with the previous investigated slit der. Slits dimensions of elliptic slit der are calculated as such that both of present and previous slit ders have the same weight. The objective of this paper is to improve the seismic performance of steel slit ders. Nonlinear analyses are carried out in the beamtocolumn connections equipped with slit ders. Effects of geometrical and material nonlinearity are considered in the analyses. Nonlinear characteristics of steels are defined with stressstrain curves. Bilinear stressstrain curves are used for all steel parts except the slit der which is defined with completed stressstrain curve. Plasticity behavior of steel materials is based on the VonMises yielding criteria. Loading protocol recommended by FEMA350 is used for cyclic analyses. All parts of connection are modeled using shell elements except the splitT plates and the upper plate of slit ders which are modeled using solid elements. The results of connections analysis under cyclic loading show that the proposed elliptic slit der causes better distribution of stresses along the der strips, better hysteresis performance and increase the amount of energy dissipation in the beamtocolumn connection. Also elliptic slit der leads to strength and ductility increment in the connection. Additionally, it is concluded that in the proposed elliptic slit der compared to the slit der with uniform strip width, the energy dissipation and the maximum plastic rotation of connection increase about 99.6 and 26.8%, respectively.