تحلیل مکانیسم شکست اتصال تیر فولادی به ستون بتن آرمه با صفحات فولادی عبوری و ورق فولادی کمانش تاب

این پژوهش به بررسی رفتار و مکانیزم های خرابی اتصالات تیر فولادی به ستون بتن مسلح با استفاده از صفحات فولادی کمانش تاب (brsp) می پردازد. این اتصالات به عنوان یکی از مهم ترین اجزای سازه های ترکیبی فولاد و بتن، نقش حیاتی در انتقال نیروها و مقاومت در برابر بارهای مختلف، به ویژه بارهای دینامیکی مانند زلزله دارند. هدف اصلی این مطالعه، تحلیل و بهبود عملکرد این نوع اتصالات تحت بارگذاری های چرخهای با استفاده از تحلیل های عددی است. در این پژوهش، مدل های پارامتریک مختلفی برای بررسی تاثیر ضخامت brsp ها بر رفتار هیسترزیس و ظرفیت باربری اتصالات مورد استفاده قرار گرفته اند. ضخامت های مختلف brsp از 5 تا 25 میلی متر در نظر گرفته شده و اثرات آن ها بر توزیع تنش ها و مکانیزم های خرابی تحلیل شده است. نتایج حاصل از تحلیل های مطالعات پارامتری نشان می دهد که با افزایش ضخامت brsp، توزیع تنش در ناحیه چشمه اتصال ستون بتنی و اتصال تیر به ستون بهبود می یابد. این بهبود شامل کاهش تمرکز تنش و افزایش یکنواختی توزیع تنش ها است که می تواند به کاهش خرابی های موضعی و افزایش پایداری کلی اتصال منجر شود. در مدل های شبیه سازی عددی، استفاده از brsp ها توانسته است حلقه های هیسترزیس پهن تر و پایدارتر را ایجاد کند که نشان دهنده افزایش ظرفیت جذب انرژی و بهبود رفتار تغییر شکل اتصالات تحت بارگذاری چرخه ای است. حالت های خرابی نیز به صورت جامع در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که brsp ها می توانند تمرکز خرابی را کاهش داده، مقاومت خمشی را افزایش دهند و از وقوع کمانش در تیرهای فولادی جلوگیری کنند. این یافته ها نشان دهنده اهمیت استفاده از brsp ها در بهبود عملکرد سازه ای و کاهش خرابی های احتمالی در شرایط بارگذاری شدید می باشد. این نتایج می توانند به عنوان پایه ای برای تحقیقات بیشتر در زمینه بهبود اتصالات سازه ای و توسعه تکنیک های نوین برای افزایش پایداری و دوام سازه ها مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، یافته های این پژوهش می توانند به عنوان راهنمایی برای مهندسان در طراحی و اجرای سازه های مقاوم در برابر زلزله به کار گرفته شوند.

failure mechanism analysis of the steel beam to reinforced concrete column connection with through-plate and buckling-restrained steel plates

this research investigates the behavior and failure mechanisms of steel beam connections to reinforced concrete columns using buckling-restrained steel plates (brsp). these connections, as one of the most critical components of composite steel and concrete structures, play a vital role in force transfer and resistance to various loads, particularly dynamic loads such as earthquakes. the primary objective of this study is to analyze and enhance the performance of these types of connections under cyclic loading using numerical analyses. in this research, various parametric models were used to examine the impact of brsp thickness on the hysteresis behavior and load-bearing capacity of the connections. different brsp thicknesses ranging from 5 to 25 mm were considered, and their effects on stress distribution and failure mechanisms were analyzed. the results of the parametric studies indicate that increasing the brsp thickness improves stress distribution in the joint area of the concrete column and the beam-to-column connection. this improvement includes reducing stress concentration and increasing stress distribution uniformity, which can lead to a reduction in local failures and an overall increase in connection stability. in numerical simulation models, the use of brsps has created wider and more stable hysteresis loops, indicating increased energy absorption capacity and improved deformation behavior of the connections under cyclic loading. failure modes were also comprehensively examined in this study. the results show that brsps can reduce the concentration of failures, increase bending resistance, and prevent buckling in steel beams. these findings highlight the importance of using brsps in enhancing structural performance and reducing potential failures under severe loading conditions. these results can serve as a foundation for further research in improving structural connections and developing innovative techniques to enhance the stability and durability of structures. additionally, the findings of this research can serve as a guide for engineers in designing and implementing earthquake-resistant structures.