بررسی عددی رفتار اتصال نبشی بالا و پایین پیچی و جوشی در خرابی پیشرونده ی سازه های فولادی

پس از خرابی یک ستون در سازه بدلیل بارهای غیر عادی، عملکرد نامطلوب و خرابی در اتصالات تیرهای متصل به بالای این ستون، می‌تواند باعث خرابی موضعی سقف و متعاقبا بروز خرابی پیشرونده در سازه گردد. بهترین ایده برای مقاوم‌سازی سازه در برابر این پدیده مقاوم کردن اتصالات می‌باشد. مقاومت و انعطاف‌پذیری اتصالات در دوران‌های زیاد موجب گسترش نیروهای محوری در تیر و تشکیل عملکرد زنجیری می‌شود. این عملکرد می تواند تا حدود زیادی مانع خرابی سازه در اثر حذف ستون گردد. در این مقاله عملکرد اتصال متداول نبشی بالا و پایین پیچی و جوشی فولادی به صورت عددی بررسی شده‌است. کلیه اجزای اتصالات در نرم افزار اجزای محدود مدل شده است. سازه مدل شده تحت جابجائی قائم در محل ستون حذف شده، مورد تحلیل غیرخطی قرار گرفته است و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. همچنین، رفتار، مودهای شکست، نحوه توسعه عملکرد زنجیری و اثر پارامترهای مختلف بر رفتار اتصال‌ مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که اتصال‌های پیچی از عملکرد بهتری نسبت به اتصال‌های جوشی برخوردار می باشند. همچنین در اتصالات جوشی با افزایش ضخامت نبشی ها و افزایش طول بال نبشی در محل اتصال به ستون، عملکرد زنجیری و مقاومت اتصال در مقابل خرابی پیشرونده بهبود می‌یابد، اما اضافه کردن ورق سخت کننده در وسط نبشی نشیمن در تمام حالات باعث افزایش ظرفیت اتصال نمی گردد.

Numerical investigation of the behaviour of bolted and welded top and seat angle connection in progressive collapse of steel structures

After failure of a column in structure by an abnormal loading, undesirable performance and damage of connections of the beams connected to the top of this column, can lead to the local failure of floor and in turn result in progressive collapse in the structure. Accordingly, the best method for rehabilitation of the structure against this incident is the strengthening of the connections. The strength and flexibility of the connections during the large rotations result in spreading the axial forces in beams and forming the catenary action. This action can greatly prevent structural failure due to the column removal. In this paper, the performance of prevalent bolted and welded top and seat angle steel connections is evaluated numerically. All parts of the connections are modeled in finite element software. The modeled structure is analyzed nonlinearly under the vertical displacement in the location of removed column, and its results have been verified with experimental results. In addition, the behavior, failure modes, how the catenary action develops and the effects of different parameters on connection behavior are investigated. The results indicated that bolted connections have better performance than welded connections.Also, in welded connections, increasing the thickness of the angles and increasing the length of the connected angle leg to column, improve the catenary action and the resistance of the connections against progressive collapse. But adding the stiffener plate in the middle of the seat angle does not increase the connection capacity in all cases.