| عنوان فارسی مقاله: | واکنش سیسمیک غیرخطی چهارچوبهای مستحکم با داشتن یک مرکز با استفاده از مدلهای المان محدود |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Nonlinear Seismic Response of Concentrically Braced Frames using Finite Element Models |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| سال انتشار | 2012 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 10 صفحه |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 12 صفحه |
| مجله | مهندسی و انفورماتیک |
| دانشگاه | ایرلند |
| کلمات کلیدی | مدلسازی المان محدود، ورقهای نبشی، چهارچوبهای بستی مرکزی، بارکنش چرخه ای. |
| نشریه | WCEE |
فهرست مطالب:
۱ مقدمه
۲ اجرای آزمون آزمایشی و نتایج
۳ مدل عددی
۴ مطالعه پارامتری
۴ ۱ شبیه سازی یکنواخت
۴ ۲ شبیه سازی های سیکلی
۵ نتیجه گیری
تصدیقات
بخشی از ترجمه:
۱ مقدمه
چهارچوبهای بستی دارای مرکز ابزارهایی با صرفه می باشند که داری مقاومت جانبی دربرابر فشارهای وارد آمده از زمین لرزه ها می باشند. این مقاومت جانبی بطور کلی مرتبط با اجزای بستی می باشد، هرچند یک میزان مشخصی بطور اجتناب ناپذیری ناشی از اتصال تیر و ستونی و ورقهای نبشی می باشد در رابطه با CBF ساده، این موضوع یک شیوه استانداردی می باشد تا هرگونه مقاومت جانبی از اتصال اجزای بستی تیر و ستون را نادیده بگیریم. بعبارت دیگر، فرض بر این است که ، همانطور که بعنوان مثال در شکل ۱٫۱ نشان داده شد، در زمانی که در واقع وجود ورقه نبشی قادر باشد تا استحکام جانبی قابل توجهی را به محل اتصال بیفزاید اتصالات تیر و ستونی نیز متصل میگردند. استحکام واقعی این چهارچوب بطور طبیعی به دلیل طرزعمل سیستم بستی نبشی پیچیده میباشد. زمانی که اجزای بستی محتمل به مقتضیات فشار میگردند، ورق نبشی فشار تراکمی افزوده ای را در ارتباط با فشارهای کششی تحمیل شده از طرف بست تجربه خواهد کرد. این فشار تراکمی مرتبط با چرخش مفصلهای تیر و ستونی زمانی که CBF بطور جانبی رانده می شود می باشد. حدود این چرخش بستگی به میزان رانش جانبی و همچنین ابعاد این چهارچوب دارد.
از اینرو، استحکام کلی CBF ترکیبی از موردی می باشد که توسط اجزای بستی و اتصال ورق نبشی به بست و تیر-ستون فراهم گردیده است. این استحکام کلی بطور قابل توجهی بسته به سطح مرتبط رانش چهارچوب متفاوت خواهد بود. در رابطه با مقتضیات سیکلی پایین، استحکام CBF دارای شراکت مشابهی از فشار و سیستم فشرده نبشی-بستی خواهد بود. همانطور که این مقتضیات سیکلی افزایش می یابند و صفحه نبشی و/یا بستی تجربه کننده کمانش مربوط به بارکنش فشاری می باشد، استحکام جانبی چهارچوب بطور چشمگیری وابسته به مقاومت فشار فقط سیستم نبشی-بستی خواهد گردید. این مشاهدات همچنین توسط Goggins و همکاران (۲۰۰۵) برای آزمونهای سیکلی فقط بر اجزای بست انجام پذیرفته است.
در حال حاضر، شیوه استاندارد در اروپا این می باشد که CBFها طراحی گردیده اند تا تسلیم شدن اتصالات مورب در اثر فشار قبل از واماندگی اتصالات و قبل از تسلیم و یا کمانش ستون ها و تیرها به وقوع بپیوندد. در تجزیه و تحلیل ساختار، در چهارچوبهای با بستهای مورب تنها موربهای فشار مورد توجه قرار میگیرند، در حالیکه در چهارچوبهای با بستهای Vشکل، هم موربهای فشار و هم موربهای کشش در رابطه با واقعه زلزله مورد توجه قرار میگیرند. اگر یک تحلیل جهانی ایستای غیرخطی و یا تحلیل تاریخی غیرخطی مورد استفاده قرار بگیرد و معیارهای مشخصی مدنظر قرار بگیرند، هم موربهای درهم فشردگی و هم کششی در تحلیل هر نوع سیستم بستی هم مرکز میتوانند مورد توجه قرار بگیرند.
مطالعه کنونی، با استفاده از مدلهای عددی و آزمایشی به بررسی این موضوع می پردازد که آیا شراکت ورق نبشی در استحکام جانبی و اتلاف انرژی سیستم قابل توجه می باشد. پارامترهای اصلی این سیستم مطرح شده شامل علوم هندسه نبشی صفحه اتصال و بست (که شامل ظرفیتهای بخش عرضی و باریکی می گردد) و سطح اتصال بین هردو ابزار سیستم با بخش ستون-تیر می گردند.(به شکل ۱٫۱مراجعه کنید). تاثیرات بارکنش یکنواخت و سیکلی بمنظور توسعه فرایندهای طراحی پیشرفته برای صفحات اتصال استفاده می گردند که شامل سیستم ترکیبی اتصال-بستی می گردند. شبیه سازیهای یکنواخت بمنظور توسعه یک سیستم برای برآورد مشخصات کارآمد صفحه اتصال و بنابراین گنجایش کششی و فشرده شان مورد استفاده قرار میگیرند.
این شیوه یک دیدگاه سطحی کارآمد مبتنی بر حالت شکست بیضوی در سرتاسر صفحه، شبیه به متود ۸tp مطرح شده توسط Lehnam و همکاران (۲۰۰۸) می باشد ولی با یک ضریب تعدیل کننده بمنظور مورد توجه قرار دادن زمینه کارآمد مشاهده شده که در صفحات اتصال در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته اند میباشد. از اینرو، شبیه سازی سیکلی بمنظور تعیین شکل پذیری و اتلاف انرژی سیستم ترکیبی صفحه ای بستی مورد استفاده قرار میگیرند و مقایسه ها نیز در رابطه با سیستم یکسان منحصرا بستی انجام می پذیرد. تا به امروز، چندین طرح آزمون و مدلهای FE عددی مورد انجام قرار گرفتند تا طرز عمل اجزای بستی و CBFتکمیلی مربوط به بارکنش سیکلی (Goggins 2004، Goggins و همکاران ۲۰۰۵، YOO و همکاران ۲۰۰۹، Nip و همکاران ۲۰۱۰، Nascimbene و همکاران ۲۰۱۲؛ Stoakes و Fahnestock 2010) را شبیه سازی کنند. با این وجود، با توجه به دانش نویسندگان یک تحقیق در رابطه با تقابلات سیستم اتصالی بستی شامل استحکام نسبی آنها، باریکی و ظرفیتهای محوری هنوز می بایست بطور کامل مورد کاوش قرار گیرد.
5- نتیجه گیری
این تحقیق متمرکز بر ویژگیهای نسبی بست-لچکی اتصال بعنوان یک سیستم می باشد و تاثیراتی را مورد توجه زیاد قرار می دهد که با علوم هندسه صفحه اتصال و پیکربندیهایی را که بطور کلی بر سیستم دارند متفاوت می باشد. تقریبا تمامی سیستمهای صفحه اتصال گنجانده شده در این تحقیق با استفاده از شیوه بیضوی 8tp طراحی گردیده اند. اینطور نشان داده شد که شیوه عرض Whitmore ظرفیت کششی بازده صفحه اتصال را زیادبرآورد می کند، و یک شیوه جدید در رابطه با برآورد عرض موثر مبتنی بر شیوه بیضوی 8tp مطرح گردید. این شیوه شکل پذیری و اتلاف انرژی پیشرفتی سیستم را در زمان مقایسه با طرح صفحه اتصال متداول مورد توجه قرار می دهد. اینطور نشان داده شده است که سیستم لچکی اتصال-بست بیشتر متمایل به این می باشد تا به مانند یک سیستم منحصرا بستی انتهایی ثابت که صفحات اتصال در آن مستحکم تر گردیده اند عمل کند. این تاثیری می باشد که طرح صفحه اتصال مرسوم بر یک CBF دارد و این تحقیق فواید مربوط به توجه کردن زیاد به جزئیات صفحه اتصال بمنظور توسعه عملکرد کلی سیستم را مدنظر قرار می دهد.
توجه: علامت * نشان می دهد که شیوه 8tp مورد استفاده قرار نگرفت، 1 نشان دهنده شکستگی در نقطه وسط دهانه بست و 2 نشان دهنده شکستگی صفحه اتصال می باشد.
بخشی از مقاله انگلیسی:
1. INTRODUCTION
Blank line 11 ptConcentrically braced frames (CBFs) are an economic means of resisting lateral demands inducedfrom earthquakes. This lateral resistance is predominately associated with the brace member, althougha certain amount will inevitably come from the beam-column connection and the gusset plate. Forsimple CBFs, it is standard practice to ignore any lateral resistance from the connection of the bracemember to the beam and column. In other words, the beam-column connections, as shown for examplein Figure 1.1, are assumed to be pinned, when in fact the presence of the gusset plate can addsignificant lateral stiffness to the joint. The actual stiffness of the frame is complex in nature due to thebehaviour of the gusset-brace system. When the brace member is subject to tension demands, thegusset plate will experience an added compressive stress in conjunction with the tensile stressesinduced by the brace. This compressive stress is associated with the rotation of the beam-column jointas the CBF drifts laterally. The extent of this rotation is dependent on the amount of lateral drift andalso the dimensions of the frame.The overall stiffness of the CBF is thus a combination of that provided by the brace member andgusset plate connection to both brace and beam-column. This total stiffness will vary significantlydepending on the relevant level of frame drift. At low cyclic demands the stiffness of the CBF willhave similar contributions from both the tension and compressive gusset-brace system. As these cyclicdemands increase and the brace and/or gusset plate experience buckling from compression loading, thelateral stiffness of the frame will become predominantly dependent on the tension resistance of thegusset-brace system only. These observations were also made by Goggins et al. (2005) for cyclic testson brace members only. Currently, standard practice in Europe (CEN 2004) is that CBFs are designedso that yielding of the diagonals in tension will take place before failure of the connections and beforeyielding or buckling of the beams or columns. In the analysis of the structure, in frames with diagonalbracings only the tension diagonals are taken into account, while in frames with V bracings, both thetension and compression diagonals are taken into account for the seismic action. If a non-linear static (pushover) global analysis or non-linear time history analysis is used and certain criteria are met, both tension and compression diagonals can be taken into account in the analysis of any type of concentricbracing system.This current study, through experimental and numerical models, investigates if the contribution of thegusset plate to the lateral stiffness and energy dissipation of the system is significant. The mainparameters of this system under consideration include the brace and gusset geometries (which includefor cross section capacities and slenderness) and the level of connectivity between both members ofthe system and to the beam-column (see Figure 1.1). The effects of monotonic and cyclic loading areused to develop improved design procedures for gusset plates including the combined gusset-bracesystem. Monotonic simulations are used to develop a system to calculate the effective properties of thegusset plate and hence their tensile and compressive capacities. This method adopts an affective areaapproach based on an elliptical failure mode throughout the plate, similar to the 8tp method proposedby Lehman et al. (2008), but with a modification factor to take account of the observed effective areautilised in the plates in this study. Cyclic simulations are then used to determine the ductility andenergy dissipation of the combined gusset-brace system and comparisons are made to an equivalentbrace-only system. To date, several test schemes and numerical FE models have been completed tosimulate the behaviour of the brace member and the full CBF subject to cyclic loading (Goggins 2004;Goggins et al. 2005; Yoo et al. 2009; Nip et al. 2010a; Nascimbene et al. 2012; Stoakes andFahnestock 2012). However, to the authors’ knowledge a thorough study of the interactions of thegusset-brace system, including their relative stiffness, slenderness and axial capacities have yet to befully explored.
| عنوان فارسی مقاله: | واکنش سیسمیک غیرخطی چهارچوبهای مستحکم با داشتن یک مرکز با استفاده از مدلهای المان محدود |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Nonlinear Seismic Response of Concentrically Braced Frames using Finite Element Models |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد