ارزیابی عددی و آزمایشگاهی نوع جدیدی از اتصال کاهش‌یافته بدون کاهش عرض بال تیر

تیرهای با مقطع کاهش‌یافته، شکل‌پذیری اتصالات صلب در قابهای خمشی فولادی را از طریق کاهش بار وارده به چشمه اتصال و دور کردن محل تشکیل مفصل پلاستیک از بر ستون تامین می‌کنند. این تیر‌ها در کنار مزایای مذکور، دارای معایبی نیز می‌باشند; از جمله اجرایی نبودن برخی از مدل‌های پیشنهادی، کمانش‌های محلی زودهنگام در بال و جان تیر در بخش کاهش‌یافته و کمانش پیچشی جانبی تیر به دلیل کاهش عرض بال. هدف این مقاله ارائه جزئیاتی ازتیر کاهش‌یافته است که افزون بر مزایای کاهش‌یافتگی، دارای کمترین معایب مورد اشاره باشد. برای شروع کار ابتدا چند مدل عددی با نرم‌افزار آباکوس ساخته‌شدند. بعد از بارگذاری بارافزون و تحلیل نتایج، سه مدل تیر به عنوان مدل‌های برگزیده در نظر گرفته شدند. یکی از این نمونه‌ها، نمونه تائید شده آیین‌نامه aisc موسوم به rbs بود که به‌منظور مقایسه با عملکرد نمونه‌های پیشنهادی در نظر گرفته شد. کاهش‌یافتگی در دو نمونه پیشنهادی به شکل کاهش ضخامت در بال تیر بود. کاهش ضخامت در یک نمونه به‌صورت ایجاد شیارهای عرضی کم‌عمق در بال‌ها و در نمونه دیگر به‌صورت ایجاد تراش سطحی مستطیلی شکل در بال‌ها صورت گرفت. نمونه‌های پیشنهادی دارای اساس مقطع پلاستیک معادل با نمونه rbs در باریک‌ترین مقطع می‌باشند. مدل‌ها در مقیاس کامل ساخته‌شده و به‌وسیله اتصال صلب به ستون متصل گردیده و در آزمایشگاه تحت بارگذاری چرخه‌ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در همه نمونه‌ها تحت بارگذاری چرخه‌ای، مفصل پلاستیک در منطقه کاهش‌یافته مورد انتظار تشکیل شده و ضوابط طرح لرزه‌ای برای قاب‌های خمشی ویژه برآورده گردید. نمونه دارای تراش مستطیلی در بال، ازلحاظ شکل‌پذیری و قابلیت اتلاف انرژی بهتر از نمونه rbs عمل کرد.

experimental and numerical evaluation of a new reduced beam section connection without flange tapering

reduced beam sections (rbs) provide ductility for rigid connections in steel moment frames by reducing the load imposed on the panel zone and driving the location of the plastic hinge away from the column. despite these advantages, rbss are accompanied by a number of drawbacks, among which are the impracticality of some of the proposed models, early local buckling in the beam’s flange/web, and lateral torsional buckling brought on by the transverse reduction in the flange’s width. the objective of the present study is proposing a new rbs detail that has the minimum number of these weaknesses, while benefitting from the advantages of reduced sections. in the first step, a number of numerical models were constructed inside the abaqus finite element software. after analyzing the models using pushover analyses and interpreting the results, three beam models were selected. one of these models was an aisc approved rbs model, which was used as the basis of comparison to evaluate the performance of the proposed specimens. in the three models proposed, the reduction was in the form of decreasing the thickness of the beam’s flange. in one of the models, thickness reduction in the flange was done by creating shallow grooves. in the remaining sample, a rectangular area on the surface of the flange was shaved off to create the reduced section. the plastic section moduli of the proposed samples are equal to the thinnest section of the rbs specimen. the experimental rbs samples were full scale, and tested under cyclic loading. the results of all of the samples showed that plastic hinge was created in the expected region. the seismic criteria for the special moment connection were satisfied by all of the proposed samples. the sample with the shaved flange was superior to the rbs specimen in terms of ductility and energy dissipation.