مقاومت استاتیکی اتصالات لوله‌ای X شکل تقویت‌شده با سخت‌کننده حلقوی خارجی تحت بار محوری فشاری: بررسی تأثیر پارامترهای هندسی و ارائه معادله پارامتریک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران گرایش مهندسی سواحل، بنادر و سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 استادیار گروه عمران دانشکده فنی دانشگاه گیلان-رشت

چکیده

در این پژوهش، اثر سخت‌کننده حلقوی خارجی بر روی مقاومت نهایی اتصالات لوله‌ای X شکل تحت بار فشاری مطالعه شده ‌است. برای این هدف، ابتدا مدل عددی ساخته‌شده و دقت آن با نتایج آزمایشگاهی مورد سنجش قرارگرفته است. سپس، مدل المان‌محدود جهت بررسی پارامتریک مشخصات هندسی اتصال و سخت‌کننده حلقوی ساخته شد. در این مدل‌های عددی اثر غیرخطی هندسه و مصالح لحاظ گردیده است. همچنین، جوش متصل‌کننده اعضای فرعی به عضو اصلی مدل‌سازی شده است. نتایج نشان داده است سخت‌کننده حلقوی خارجی می‌تواند مقاومت نهایی اتصال را تا درصد افزایش دهد. علیرغم اثر محسوس سخت‌کننده بر روی مقاومت نهایی اتصال، تاکنون هیچ رابطه‌ای جهت محاسبه مقاومت نهایی اتصالات X شکل با سخت‌کننده حلقوی خارجی استخراج نگردیده بود؛ بنابراین پس از انجام مطالعات پارامتریک حاضر، فرمول تحلیلی برای محاسبه مقاومت نهایی اتصالات سخت شده تحت بار فشاری ارائه‌شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Static capacity of tubular X-joints stiffened with external ring subjected to compressive loading: study of geometrical effects and parametric formulation

نویسندگان [English]

  • Pooya Rezadoost 1
  • hossein nassiraei 2
1 Ph.D Student of Civil Engineering in the field of Coastal, Ports and Marine Structures Engineering, Faculty of Civil Engineering, Khaje Nasir Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
2 Faculty of Engineering, University of Guilan, Rasht
چکیده [English]

Tubular structures are made of hollow steel members with circular cross-sections and connecting them is one of the major challenges in their design. So far, some techniques to improve the performance of tubular connections have been proposed. Most of these methods (e.g., internal ring, doubler plate) can only be used for structures during the design, but there are only a few techniques (e.g., external ring, FRP) which can be applied during both fabrication and service. This paper investigates the ultimate strength of circular hollow section (CHS) X-connections stiffened with external ring subjected to axially compressive load. The SOLID186 in ANSYS was used to establish the finite element (FE) models. In these models, both geometric and material non-linearity were considered. Moreover, the welds joining the chord and brace members were modeled. The validation of the FE model with several experimental data indicated that the proposed FE model can accurately predict the static behavior of the ring-stiffened X-joints under compression. In the next step, 117 FE models were created and analyzed to evaluate the effect of the connection geometry and external ring size on the static capacity through a parametric study. Results indicated that the outer ring can considerably increase the initial stiffness. Moreover, the ultimate strength of the ring-reinforced X-joints under brace compression can be up to 367% to that of the strength of the corresponding unreinforced joint. Despite these significant differences between the ultimate strength of un-stiffened and ring-stiffened X-connections under compressive load, the investigations on this type of stiffened joints have been limited to only three X-joint tests. Also, no design equation is available to determine the ultimate strength of X-connections stiffened with the external ring. Hence, the parametric study was followed by the nonlinear regression analysis to propose a theoretical equation for the static design of X-connection stiffened with the outer ring in compressive load.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tubular X-connection
  • external ring
  • ultimate compressive capacity
  • theoretical equation