توسعه مدل تحلیلی و چارچوب بهینه‌سازی عملکرد لینک‌های قائم فولادی با هندسه هرم ناقص در سازه‌های تحت بارگذاری چرخه‌ای
کلمات کلیدی:
لینک قائم فولادی, قاب مهاربندی خارج از مرکز, هندسه هرم ناقص, مقطع متغیر, رفتار غیرخطی چرخه‌ای, مدل دوخطی, شکل‌پذیری, استهلاک انرژی, میرایی ویسکوز معادلچکیده
لینک‌های قائم فولادی به‌طور گسترده به‌عنوان فیوز برشی شکل‌پذیر در قاب‌های مهاربندی خارج از مرکز قائم (V-EBF) به کار می‌روند و با تغییرشکل غیرالاستیک کنترل‌شده، انرژی زلزله را مستهلک می‌کنند، در حالی که سایر اعضای سازه در محدوده نزدیک به الاستیک باقی می‌مانند. برخلاف لینک‌های تیرمانند منشوری که در پیشینه پژوهشی به‌طور گسترده بررسی شده‌اند، گونه‌ای با کاربرد عملی از یک عضو سه‌بعدی هرم ناقص استفاده می‌کند که مقطع دایروی آن به‌طور پیوسته در امتداد ارتفاع لینک تغییر می‌کند. از آنجا که خواص مقطع در امتداد طولی متغیر است، روابط بسته توسعه‌یافته برای لینک‌های با مقطع ثابت مستقیماً قابل استفاده نیستند. در این پژوهش یک چارچوب تحلیلی بسته و بی‌بُعد برای چنین لینک‌هایی با هندسه متغیر توسعه داده شده است. ابتدا سختی اولیه، نیروی تسلیم و تغییرمکان تسلیم برای مقطع حلقوی ثابت (منشوری) استخراج می‌شوند و سپس با انتگرال‌گیری از انعطاف‌پذیری در امتداد محور عضو و تعیین مقطع بحرانی حاکم بر آغاز تسلیم، به هندسه هرم ناقص تعمیم داده می‌شوند. پاسخ پس از تسلیم در قالب یک مدل سه‌ناحیه‌ای دوخطی بیان شده و روابط بی‌بُعد برای پاسخ نیرو-تغییرمکان نرمال‌شده، ضریب مقاومت اضافی، انرژی مستهلک‌شده هر سیکل و نسبت میرایی ویسکوز معادل، تنها بر حسب شکل‌پذیری تقاضا و نسبت سخت‌شوندگی پس از تسلیم به دست می‌آیند. ارزیابی پارامتریک روابط استخراج‌شده در محدوده وسیعی از نسبت‌های مخروطی‌شدگی نشان می‌دهد که ایده‌آل‌سازی عضو هرم ناقص با قطر میانگین آن، به‌طور نظام‌مند سختی اولیه را نسبت به جواب دقیق هندسه متغیر بیش‌برآورد می‌کند. غربالگری مستقل اجزای محدود تک‌عضوی یک نمونه هرم ناقص دایروی از همان رده مقطع ، نیز بررسی شده است: میدان‌های تنش و کرنش پلاستیک در یک مقطع بحرانی متمرکز می‌شوند و نمونه یک نسبت شکل‌پذیری پایدار نشان می‌دهد که هر دو با ایده‌آل‌سازی بسته سازگارند، هرچند نمونه غربالگری از نظر زیرحالت مخروطی‌شدگی (ضخامت جداره ثابت) متفاوت است و فاقد بازوی انتقال نیروی مستندشده است؛ چارچوب بسته حاصل می‌تواند در تفسیر نتایج آزمایشگاهی و اجزای محدود، مطالعات پارامتریک طراحی و اندازه‌گذاری اولیه لینک‌های قائم هرم ناقص مورد استفاده قرار گیرد. دامنه پژوهش حاضر به استخراج تحلیلی و صحت‌سنجی درونی (بسته) آن محدود است.
مراجع
[1] Popov, E. P., Kasai, K., & Engelhardt, M. D. (1987). Advances in design of eccentrically braced frames. Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering, 20(1), 22–29.
[2] Kasai, K., & Popov, E. P. (1986). General behavior of WF steel shear link beams. Journal of Structural Engineering, 112(2), 362–382.
[3] Mohsenian, V., et al. (2020/2021). Seismic reliability analysis of steel moment-resisting frames retrofitted by vertical link elements using combined series–parallel system approach. Bulletin of Earthquake Engineering. (Online first November 2020).
[4] Ashtari, A., & Erfani, S. (2016). An analytical model for inelastic cyclic response of eccentrically braced frame with vertical shear link (V-EBF). Case Studies in Structural Engineering, 6, 31–44.
[5] Ashtari, A., & Erfani, S. (2016). An analytical model for shear links in eccentrically braced frames. Steel and Composite Structures, 22(3), 627–645.
[6] Berman, J. W., & Bruneau, M. (2007). Experimental and analytical investigation of tubular links for eccentrically braced frames. Engineering Structures, 29(8), 1929–1938.
[7] Zheng, J., Li, A., & Guo, T. (2015). Analytical and experimental study on mild steel dampers with non-uniform vertical slits. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 14(1), 111–123.
[8] Seismic resilience of steel-braced frames incorporating steel slit dampers: A review and comparative numerical analysis. (2024). Civil Engineering Journal, 10(4).
[9] Chen, C. C., & Lin, C. C. (2013). Seismic performance of steel beam-to-column moment connections with tapered beam flanges. Engineering Structures, 48, 588–601.
[10] Noor anian, H. (in preparation). Nonlinear behavior of steel vertical links with truncated-pyramidal geometry [Doctoral dissertation, analytical and finite-element chapter]. Islamic Azad University, Semnan Branch.
دانلودها
گاه‌شمار انتشار
- ارسال
- بازنگری
- پذیرش
شماره
نوع مقاله
مجوز
حق نشر 2025 حسن نورانیان (نویسنده); علی خیرالدین (نویسنده مسئول); علی همتی (نویسنده)
این پروژه تحت مجوز بین المللی Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 می باشد.
