The 1994 Northridge earthquake caused widespread damage to steel moment-resisting frames including brittle fractures of beam-to-column welded moment connections. The damage was in the form of brittle failures at the interface of the beam and column members and was detected in multi-story buildings. Improvements to these pre-Northridge existing connections are often required as part of an overall strengthening scheme, particularly when higher performance levels are desired. To improve the behavior of moment resisting connections, the SidePlate connection was designed and began to market as an alternative moment connection. The SidePlate connection technology uses a pair of parallel full-depth side plates to connect the beam to the column, thereby eliminating the traditional welded connection between the end of the beam and the face of the column flange. While the SidePlate technology has been largely used in the construction of post-Northridge buildings, its application in the retrofitting of existing buildings has been limited to date. In this paper, a new generation of SidePlate connections is proposed, which is applicable for retrofitting purposes and can improve the performance of existing steel structures. It is believed that the new technology may lead to the best way for retrofitting existing building moment frame systems instead of adding concrete shear walls and/or bracing elements. The proposed detail aims to minimize the disturbances of existing building usage situation and at the same time improves the performance of the system by increasing the rigidity of panel zone region and the stiffness of the beam segment between the column face and plastic hinge location. A case study including two multi-story steel moment frame structures was conducted to show that the proposed technology can largely upgrade the performance level of existing structures. Nonlinear analysis was performed to evaluate the vulnerability of the existing structures first, then the proposed detail was implemented to the connections, and new performance levels were obtained by means of nonlinear static analysis. The results showed that the plastic hinges are always formed in beams instead of the columns. It has also been shown that the application of the proposed details reduces the target displacement and improves the performance level of the structures. It can be concluded that depending on the performance level of existing buildings, the proposed detail might be considered as an efficient and optimized way of retrofitting those structures

چکیده

در سال 1994، زلزله ی نورثریج موجب خساراتی گسترده به قاب های خمشی فولادی، شامل شکست های ترد اتصالات خمشی جوشی تیر به ستون گردید. خسارت وارده، به شکل گسیختگی های ترد در محل تماس اعضای تیر و ستون بوده و در ساختمان های چند طبقه شناسایی گردیدند. بهبود این اتصالات موجود پیشانورثریج، اغلب به عنوان بخشی از طرح های تقویت کلی، به ویژه هنگامی که سطوح بالاتری از عملکرد، مطلوب می باشند، الزامی هستند. برای بهبود رفتار اتصالات خمشی، اتصال ]شرکت[ سایدپِلیت طراحی گردیده و به عنوان یک اتصال خمشی جایگزین، آغاز به بازاریابی نمود. فناوری اتصال سایدپِلیت، از یک زوج ورق جانبی موازی تمام عمق برای اتصال تیر به ستون استفاده کرده، و در نتیجه اتصال سنتی جوشی میان انتهای تیر و وجه بال ستون را حذف می نماید. در حالی که فناوری سایدپِلیت به صورت گسترده ای در ساخت ساختمان های پسانورثریج استفاده گردیده است، کاربرد آن در مقاوم سازی ساختمان های موجود، تا به امروز محدود بوده است. در این مقاله، نسلی جدید از اتصالات سایدپِلیت پیشنهاد گردیده اند که برای اهداف مقاوم سازی قابل کاربرد بوده و می توانند عملکرد سازه های فولادی موجود را بهبود بخشند. باور بر آن است که فناوری جدید می تواند به بهترین شیوه برای مقاوم سازی سیستم های قاب خمشی ساختمانی موجود به عوض افزودن دیوارهای برشی بتنی و/یا عناصر بادبندی منتهی گردد. نقشه های جزئیات پیشنهاد شده، هدف به حداقل رساندن ایجاد اختلال در وضعیت کاربری ساختمان های موجود و همزمان، بهبود عملکرد سیستم به وسیله ی افزایش صلبیت ناحیه ی چشمه اتصال و سختیِ قطعه ای از تیر میان وجه ستون و محل مفصل خمیری را دنبال می نمایند. یک مطالعه ی موردی، شامل دو سازه ی چند طبقه ی با قاب خمشی فولادی، برای نشان دادن آن که فناوری پیشنهادی می تواند به میزان زیادی، سطح عملکرد سازه های موجود را ارتقا بخشد، انجام گرفت. ابتدا تحلیلی غیرخطی، برای ارزیابی آسیب پذیری سازه های موجود صورت گرفت، و سپس نقشه ی جزئیات پیشنهادی در اتصالات پیاده سازی گردیده، سطوح جدید عملکرد به وسیله ی تحلیل استاتیکی غیرخطی بدست آمدند. نتایج نشان دادند که مفاصل خمیری، همواره در تیرها، به عوض ستون ها شکل می گیرند. همچنین نشان داده شده است که کاربرد نقشه های جزئیات پیشنهادی، جابجایی هدف را کاهش داده و سطح عملکرد سازه ها را بهبود می بخشد. می توان نتیجه گرفت که بسته به سطح عملکرد ساختمان های موجود، نقشه های جزئیات پیشنهادی می توانند به عنوان شیوه ای اثربخش و بهینه برای مقاوم سازی آن سازه ها، مد نظر قرار گیرند.

1-مقدمه

فلسفه ی طراحی سازه ای قاب های خمشی، مبتنی بر رفتار انعطاف پذیر تحت نیروهای ناشی از زمین لرزه، و عملکرد ایمن می باشد. با این وجود، خسارات پیش بینی نشده ای در اتصالات قاب خمشی فولادی در زلزله ی سال 1994 نورثریج رخ دادند. غالب خسارت در اتصال ‘سنتی’ بال جوشی تقویت نشده – جان پیچی (WUF-B) که به طور گسترده ای استفاده می گشت، و به عنوان اتصال خمشی ‘پیشانورثریج’ شناخته شده است، رخ داد...