رفتار لرزه‌اي صفحات اتصال انتهايي در قاب‌هاي فولادي با مهاربندي همگرا

Seismic Behavior of End Connection Plates in Concentrically Steel Braced Frame

قاب مهاربندي همگرا يكي از سيستم‌هاي باربر جانبي پركاربرد مي‌باشد. مهم ترين ضابطه در طراحي اتصالات قاب مهاربند همگراي ويژه كه آن را از سيستم معمولي متمايز مي‌سازد، ضابطه خط آزاد خمش مي‌باشد. مطابق اين ضابطه، به منظور فراهم آمدن امكان چرخش آزادانه در انتهاي مهاربند و در نتيجه افزايش شكل‌پذيري قاب، رعايت فاصله آزاد از انتهاي مهاربند به اندازه 2 برابر ضخامت ورق اتصال الزامي است. رفتار لرزه‌اي اين نوع اتصال بصورت تك و دوبل جاي بحث و بررسي فراواني دارد. در اين تحقيق مدل‌سازي رفتار لرزه‌اي ورق‌هاي اتصال باريك شونده مربوط به يك قاب با مهاربندي همگراي ويژه در نرم افزار آباكوس انجام گرفته است. نمونه ها تحت بارگذاري تغييرشكل سيكلي غيرخطي با توجه به پروتكل آزمايش ATC-24 قرار گرفتند. رفتار لرزه‌اي اتصالات مورد بررسي از لحاظ ضريب شكل‌پذيري، تعداد سيكل قبل از گسيختكي، دريفت قبل از گسيختگي و مقاومت كششي و فشاري مورد مقايسه قرار گرفته است. پارمترهاي اصلي كه كه در اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته است عبارتند از فاصله آزاد خمش، ورق دوبل يا ورق تك و زاويه باريك شوندگي. از جمله نتايج به دست آمده اين است كه استفاده از ورق اتصال دوبل به جاي ورق اتصال تك در قاب هاي مهاربندي همگرا توصيه نمي‌شود. ورق‌هاي اتصال داراي زاويه باريك شوندگي 15 درجه داراي ظرفيت شكل پذيري و رفتار لرزه‌اي بهتري نسبت به ورق‌هاي اتصال داراي زاويه باريك شوندگي 25 درجه هستند. براي ورق‌هاي اتصال تك با زاويه باريك شوندگي 15 درجه فاصله آزاد خمش مناسب با توجه به نمونه‌هاي مورد مطالعه برابر) ( -2t به دست آمده است كه منطبق بر مبحث 10 نيست. براي ورق‌هاي اتصال تك با زاويه باريك شوندگي 25 درجه فاصله آزاد خمش مناسب با توجه به نمونه‌هاي مورد مطالعه برابر 2t به دست آمده است كه منطبق بر مبحث 10 مي‌باشد.

The aim of this study was to investigate the length of the gusset-plate hinge zone proposed by Iranian National Building Code (Part 10) for Special concentrically braced frames (SCBF). For this purpose, numerical studies were done on the seismic behavior of this frames using ABAQUS software. Numerical modelling procedure is validated using the reproduction of the results of an experimental study. A five story building with Special diagonal concentrically braced frames was modeled in ETABS software and a portal frame from the first story of the building was considered for investigation. The detailing of the frame was designed for tension and compression based on Iranian code. Seismic behavior of single and double tapered gusset plates with various connection angles and dimensions as well as various length of the hinge zones including -3t, -2t, -t, 0t, t, 2t and 3t were investigated using nonlinear cyclic deformation loading to the ATC-24 test protocol. Seismic behavior of the connections were studied based on ductility, number of cycles before failure, drift before failure and tension and compression strength. Evaluation of the failure limit of the models was carried out using the concept of equivalent plastic strain. Based on the results of the investigated models it can be said that: It is not recommended to use double gusset plates instead of single ones for SCBFs. Gusset plates with a 15 degree angle of inclination have higher ductility capacity and better seismic behavior than ones with a 25 degree angle of inclination. For single gusset plates with a 15 degree angle of inclination, the appropriate length of the hinge zone is -2t, which is not consistent with Iranian code. For single gusset plates with a 25 degree angle of inclination, the appropriate length of the hinge zone is 2t, which is consistent with the Iranian code.