Abstract
The inelastic post-buckling performance of braced moment resisting frame (BMRF) systems is notably affected by their strength, ductility, and stiffness which have been paid a great deal of attention in recent years. The concept of performance-based design requires a thorough appraisal of the system responses, and their improvements in conjunction with the design parameters in details. In this paper, we aim to provide insight into the above issues with an accurate evaluation of nonlinear post buckling response of BMRFs, and through a comprehensive comparison of such systems for different gusset-brace configurations, namely, diagonally braced moment resisting frames (DBMRFs) and X-braced moment resisting frames (X-BMRFs). The effect of different gusset plate connection sizes/types with linear and elliptical clearance offsets are fully considered, using high fidelity three-dimensional finite element models of the proposed system that are validated and verified globally/locally against available experimental results and numerical simulations. A number of BMRF models are developed, and the sensitivities of buckling and post–buckling states to changes in system parameters and geometric imperfections are discussed. The results of this study can be further extended to ascertain the effects of different types of beam-to-column connections. Additionally, brace-to-frame rigidities and material properties of BMRFs can be considered to determine optimum design parameters and to control interaction characteristics between different subsystems of BMRFs
چکیده
کارایی غیره خطی پس ازکمانش قاب های خمشی مهاربندی شده (BMRF)، به نحو قابل توجهی متاثر از مقاومت، شکل پذیری (انعطاف پذیری)، و سختی آنها است. در سال های اخیر، این سیستم ها، توجه زیادی را به سوی خود جلب کرده اند. مفهوم طراحی کارایی-محور نیازمند یک ارزیابی دقیق از پاسخ های سیستم و بهبودهای مرتبط با جزئیات پارامترهای طراحی است. هدف ما در این مقاله به دست آوردن آگاهی بیشتر در مورد مسئلۀ فوق و ارزیابی دقیق پاسخ پس از کمانش قاب های خمشی مهاربندی شده (BMRFs)، از طریق مقایسۀ جامع چنین سیستم هایی برای ترکیب بندی های مختلف از مهاربندها و صفحۀ اتصال، یعنی، قاب خمشی مورب (DBMRFs) و قاب خمشی X-شکل (X-BMRFs)، است. تاثیر اندازه و نوع صفحۀ اتصال با فاصلۀ آزاد خطی و بیضوی، با استفاده از مدل اجزاء محدود سه بعدی با درجۀ صحت بالا، از سیستم پیشنهاد شده، که بصورت موضعی / کلی در مقابل نتایج موجود آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، اعتبارسازی و بررسی شده است، مورد بررسی کامل قرار گرفته است. تعدادی مدل BMRF ایجاد شده و حساسیت حالت های کمانش و پس از کمانش آنها نسبت به تغییر در پارامترهای سیستم و عیوب هندسی، مورد بحث قرار گرفته شده است. نتایج این مطالعه می تواند برای تعیین تاثیر انواع مختلف اتصالات تیر به ستون تعمیم یابد. علاوه برآن، صلبیت بین مهاربند و قاب، همچنین خصوصیات مواد BMRFs، می تواند جهت تعیین پارامترهای طراحی بهینه و کنترل ویژگیهای تعاملی بین زیرسیستمهای مختلف BMRFs، مورد استفاده قرار گیرد.
1-مقدمه
سازه های فلزی، به دلیل سرعت بالای ساخت، بطور گسترده ای در طراحی و ساخت ساختمان های مسکونی بکار گرفته می شوند، از آنجا که سرعت بالای ساخت و ساز، باعث کاهش هزینۀ کارگر می شود، استفاده از این نوع سازه، به عنوان یک راه حل رقابتی، در سراسر جهان مورد توجه است. سیستم های قاب برشی همگرا (CBF)، که در ساختمان های فولادی معمول هستند، بارهای جانبی را توسط یک سیستم خرپای همگرا تحمل می کنند، این سیستم های بدلیل آنکه می توانند مقاومت و سختی بالایی، را، با کمترین جابجایی، فراهم کنند، از اعضای سبکتری استفاده کرده و دارای راندمان و عمکرد بالاتری هستند...