بررسی رفتار اتصالات فولادی از پیش تأییدشده پیچ و مهره‌ای تحت آتش‌سوزی و انتخاب بهترین اتصال از حیث عملکرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری تخصصی،گروه سازه و زلزله، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه جامع امام حسین، تهران، ایران

3 استادیار، دانشگاه آیت‌الله‌العظمی بروجردی، بروجرد، ایران

چکیده

خواص مکانیکی فولاد و ظرفیت باربری سازه‌های فولادی در دماهای بالا به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. یکی از مهم‌ترین اجزاء سازه‌های فولادی که وظیفه انتقال نیروهای اعضا به یکدیگر و به تکیه‌گاه‌ها را بر عهده‌دارند اتصالات میان اعضا می‌باشند. در این پژوهش به کمک نرم‌افزار ABAQUS، اتصال فلنجی چهار پیچی بدون استفاده از ورق لچکی (4e)، اتصال فلنجی چهار پیچی با استفاده از ورق لچکی (4es) و اتصال فلنجی هشت پیچی با استفاده از ورق لچکی (8es) مدل‌سازی و تحت بارگذاری حرارتی تحلیل‌شده‌اند. درنهایت، رفتار این 3 نوع اتصال با استفاده از منحنی‌های تغییر مکان نقاط وسط و انتهای تیر در دو مرحله، تا قبل از شروع آتش‌سوزی و در انتهای آتش‌سوزی مورد مقایسه قرارگرفته است. نمودار تغییرات جابجایی در نقطه انتهایی تیر تا قبل از شروع آتش‌سوزی، نشان می‌دهد که لچکی باعث کاهش%10 تغییر مکان ماکزیمم در اتصال 4es، نسبت به اتصال 4e شده است. با شروع فرآیند آتش‌سوزی روند تغییرات جابجایی،  ابتدا روند افزایشی و سپس کاهش‌یافته است. منحنی‌های تغییر مکان تیر پس از آتش‌سوزی نشان می‌دهد که لچکی باعث کاهش %35 تغییر مکان ماکزیمم در اتصال 4es، نسبت به اتصال 4e در انتهای تیر شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparison of Modeling and Performance of Different Lateral Load Resisting Systems in High-Rise Concrete Frames

نویسندگان [English]

  • Sajjad Mohammadian Abi 1
  • ََAli Tarhani 2
  • Pouya Hassanvand 3
1 PhD,Department of civil engineering, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Master's degree, Imam Hossein University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Grand Ayatollah Boroujerdi University, Boroujerd, Iran
چکیده [English]

The mechanical properties of steel and the load-bearing capacity of steel structures significantly decrease at elevated temperatures. One of the most important components of steel structures, responsible for transferring forces between members and to supports, are the connections. In this study, using ABAQUS software, a four-bolt flange connection without a gusset plate (4e), a four-bolt flange connection with a gusset plate (4es), and an eight-bolt flange connection with a gusset plate (8es) were modeled and analyzed under thermal loading. Finally, the behavior of these three types of connections was compared using displacement curves at the midspan and the beam end in two stages: before the fire initiation and at the end of the fire. The displacement variation curve at the beam end before fire initiation shows that the gusset plate reduced the maximum displacement in the 4es connection by 10% compared to the 4e connection. At the onset of the fire, the displacement trend initially increased and then decreased. The displacement curves after the fire indicate that the gusset plate reduced the maximum displacement at the beam end in the 4es connection by 35% compared to the 4e connection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Triangular stiffener plate
  • Bolted connections
  • Pre - approved connections
  • Fire
  • ABAQUS

مراجع

[1]     Chung, H. Y.; Lee, C. H.; Su, W. J.; Lin, R. Z. “Application of Fire-Resistant Steel to Beam-to-Column Moment Connections at Elevated Temperatures”; J. Constr. Steel Res. 2010, 66, 289-303. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.09.009
[2]     Santiago, A.; Da Silva, L. S.; Real, P. V.; Vaz, G.; Lopes, A. G. “Experimental Evaluation of the Influence of Connection Typology on the Behavior of Steel Structures under Fire”; Eng. J. 2009, 46, 2, 81-98. DOI: 10.62913/engj.v46i2.1227
[3]     Saedi-Darian, A.; Ziaei, M.; Sadrnejad, S. A.; Bashiri, M. R. “Investigation of the Behavior of Bolted Top-and-Bottom Angle Connections under Blast Loading”; Passive Defense 2010, 1, 1, 11-22–[h1] . (In Persian).
[4]     Qiang, X.; Jiang, X.; Bijlaard, F. S.; Kolstein, H.; Luo, Y. “Post-Fire Behavior of High Strength Steel Endplate Connections—Part 1: Experimental Study”; J. Constr. Steel Res. 2015, 108, 82-93. DOI: 10.1016/j.jcsr.2014.10.028
[5]     Seif, T. M. M. “Finite Element Modeling of Steel Moment Connections with Fracture for Structural Fire Analyses”; Eng. J., 2016, 53, 1, 47-60. DOI: 10.62913/engj.v53i1.1093
[6]     Hosseini, S. A.; Zeinodini, M.; Amin Taheri, T. “Analytical Solution of the Response of the I-Shaped Beam to the Tubular Column Connections at High Temperature”; Amirkabir J. Civ. Eng. 2025, in press (In Persian). DOI: 10.22060/ceej.2025.22797.8052
[7]     De Winkel, G. D.; Wardenier, J. “Parametric Study on the Static Behaviour of I-Beam to Tubular Column Connections under in-Plane Bending Moments”; Tubular Struct. 2021, 317-324. DOI: 10.1201/9780203735015-47 
[8]     Ali, M. N. A. S. “Experimental Moment-Rotation Behavior of Semi-Rigid Beam-to-Column Connections”; Master's thesis, Eastern Mediterranean University EMU, 2015. http://hdl.handle.net/11129/4052
[9]     Cinitha, A.; Nandhini, V. “Experimental Studies on Steel Beam-to-Column Connections under Elevated Temperature”; Adv. Appl. Mech. Eng. 2020, 335-342. DOI: 10.1007/978-981-15-1201-8_38
[10]  Khador, M. “Cyclic Behavior of External Diaphragm Joint Between Steel I-Section Beam and Circular Hollow Section Column”; Doctoral dissertation, University of Warwick, 2015. http://webcat.warwick.ac.uk/record=b2753801~S1
[11]  Pawar, G. D.; Dawari, V. B. “Seismic Design of Bolted Beam to Column Connections in Tubular Steel Structures–A Review”; Mater. Today 2023[h2] ,22-34 DOI: 10.1016/j.matpr.2023 .03.150
[12]  Yang, J.; Sheehan, T.; Dai, X.; Lam, D. “Structural behavior of Beam to Concrete-Filled Elliptical Steel Tubular Column Connections”; Struct. 2017, 9, 41-52. DOI:10.1016/j.istruc. 2016.09.005
[13]  Yahyai, M.; Rezaeian, A.; Safaeian, M. “Response of Steel Box Columns in Fire Conditions”; J. Struct. Constr. Eng. 2017, 4, 101-112 (In Persian). DOI:10.22065/jsce.2017.44333
[14]  Sadrnejad, S. A.; Ziaei, M. “Behavior of Beam-Column Bolted End-Plate Connections under Blast”; J. Adv. Def. Sci. Technol. 2013, 4, 93-101 (In Persian). DOI:20.1001.1. 26762935.1392.4.2.3.5
[15]  Chang, H. Y.; Lee, C. Y.; Chen, C. H[h3] [h4] .; “Post-Fire Performance Evaluation of Steel Connections Under a Column-Loss Scenario”; J. Constr. Steel Res. 2023, 198, 107-118. DOI: 10.1016/j.jcsr.2023.107118 
[16]  Yaman, Z.; Wang, L.; Zhang, L[h5] .; “Post-Fire Performance Evaluation of Bolted Steel T-Joints with Varying Fire-Resistant Coatings”; Buildings 2025, 15, 3257. DOI: 10.3390/buildings15113257
[17]  Li, Z.; Feng, Y.-T.; Xue, T.-Q. “Research on Impact Resistance of Steel Frame Beam-Column Structure Under Fire”; Buildings 2025, 15, 17, 3144. DOI:10.3390/ buildings15173144.
[18]  Abdullah, A.; Lee, C.; Zhang, Y. “Behavior of Welded Beam-Column Moment Connection in Steel Structure Under Localized Fire Scenario”; Int. J. Steel Struct. 2023, 23, 1513-1530. DOI:10.1007/s13296-023-00785-5.
[19]  Dai, X.; Choe, L.; Fischer, E.; et al. “Thermal and Structural Response of Beam-End Shear Connections During a Large Compartment Fire Experiment”; Fire Technol. 2024, 60, 3175-3207. DOI:10.1007/s10694-023-01452-1.
[20]  Ministry of Housing and Urban Development. Office of the Development and Promotion of National Building Regulations. “Design and Implementation of Steel Buildings - Topic Ten”; 2013, 316. (In Persian)

[21]  Najarnasab, M. J. “Numerical Study of the Effect of Connection Geometry and Steel Type on the Behavior of Rigid Connection with End Plate against Fire”; Khuzestan Jihad University Higher Education Institute, 2016. (In Persian)
[22]  Phan, L.; McAllister, T.; Gross, J.; “Best Practice Guidelines for Structural Fire Resistance Design of Concrete and Steel Buildings NIST Technical Note 1681”; Nat’l Inst. Stan. Technol., 2010. DOI:10.1061/41130(369)215
[23]  Wald, F.; Da Silva, L. S.; Moore, D. B[h6] .; “Experimental Behavior of a Steel Structure Under Natural Fire”; Fire Saf. J. 2006, 41, 7, 509-522. DOI: 10.1016/j.firesaf.2006.05.001
[24]  Rahnavard, R.; Siahpolo, N.; Naghavi, M[h7] .;“Analytical Study of Common Rigid Steel Connections Under the Effect of Heat”; Adv. Civil Eng. 2014, 1, 692323 (In Persian). DOI:10.1155/2014/692323
 
علوم و فناوریهای پدافند نوین
دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 59
بهار
خرداد 1404
صفحه 39-49

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 26 فروردین 1404
  • تاریخ بازنگری: 31 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش: 18 خرداد 1404
  • تاریخ انتشار: 24 خرداد 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار