دانشگاه صنعتی شریف مجله ی مهندسی عمران شریف 2676-4768 42 1 2026 05 22 Finite Element Investigation of Novel Semi-Rigid Connection with Controlled Damage Position in CFS Frames بررسی اجزاء محدود اتصال جدید نیمه‌گیردار با موقعیت آسیب کنترل‌شده در قاب‌‌های فولادی سرد‌ نوردشده (CFS) 59 74 24205 10.24200/j30.2025.67113.3437 FA محمدرضا فرج پور گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران. 0000-0001-5722-4855 جمشید صبوری گروه عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران 0000-0001-5512-5220 یوسف حسین زاده گروه مهندسی عمران، دانشکده‌ی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران. 0000-0003-4764-5458 Journal Article 2025 07 13 In this study, a novel semi-rigid connection with a Controlled Damage Position (CCDP) is introduced for cold-formed steel (CFS) frames, and its structural performance is thoroughly evaluated through both finite element (FE) modeling and experimental tests. The connection is specifically designed to incorporate a flexural fuse at the beam-to-column joint, thereby effectively relocating damage concentration away from the column and directing it toward a predefined region intended for controlled localized yielding. The proposed connection was fabricated using galvanized steel plates, which were carefully cut and bent to thicknesses of 1-, 2-, and 3-mm. Comparative results between FE simulations and experimental tests demonstrated excellent agreement, with the maximum deviation being less than 9%, confirming the reliability of the FE modeling approach. A detailed parametric investigation was conducted to assess the influence of key geometric parameters, including plate thickness, inclination angle of the connecting components, length of the control segment, and the size of flange stiffeners. The results indicated that increasing plate thickness significantly enhanced both the flexural strength and the initial stiffness of the connection. Furthermore, the parametric analysis revealed that extending the control segment length increased the flexural capacity by up to 18% and the initial stiffness by up to 12%, whereas removal of this segment prevented the proper localization of the plastic hinge. Increasing the inclination angle of the sloped component improved flexural capacity by approximately 13%, while enlarging the flange stiffener length enhanced the flexural resistance by up to 35%, although excessive stiffening could potentially increase the likelihood of local buckling in the beam. Among all the studied configurations, the specimen with 2-mm plates and a 70-mm control segment exhibited the highest moment capacity and initial stiffness. Moreover, the obtained moment–rotation curves confirmed that the CCDP connection provided reliable semi-rigid behavior and effectively controlled buckling within the designated fuse region; in most specimens, no local buckling was observed in either the beam or the column up to a rotation of 0.07 radians. <span dir="RTL" lang="AR-SA">در پژوهش حاضر، نوع جدیدی از اتصال نیمه‌گیر‌دار با موقعیت آسیب کنترل‌‌شده</span> <span dir="RTL" lang="AR-SA">برای قاب ‌های فولادی سرد نوردشده</span> (CFS) <span dir="RTL" lang="AR-SA"> معرفی و رفتار آن به کمک مدل‌سازی اجزاء محدود و آزمایش‌های تجربی بررسی شده است. اتصال مذکور به‌گونه‌ای طراحی شده است که با ایجاد یک فیوز خمشی در محل اتصال تیر به ستون، تمرکز آسیب از ستون دور شود و به ناحیه‌ای از پیش تعیین‌شده برای تسلیم موضعی انتقال یابد. پارامترهای هندسی مختلف، شامل: ضخامت ورق، زاویه‌ی شیب قطعات اتصال، طول قطعه‌‌ی کنترلی، و اندازه‌ی لبه‌ی سخت‌کننده‌ی بال بررسی شده‌اند. نتایج نشان داده‌اند که افزایش ضخامت ورق موجب رشد قابل‌ملاحظه‌ی مقاومت خمشی و افزایش سختی اولیه شده است. در تحلیل پارامتریک نیز افزایش طول قطعه‌ی کنترلی منجر به افزایش مقاومت خمشی تا 18% و سختی اولیه تا 12% شده است؛ در حالی‌ که حذف قطعه‌ی اخیر مانع از هدایت مفصل پلاستیک به محل از پیش تعیین‌شده می‌شود. تغییر زاویه‌ی بخش شیب‌دار، اتصال مقاومت خمشی را حدود 13% افزایش داده و افزایش اندازه‌ی لبه‌ی سخت‌کننده‌ی بال باعث رشد مقاومت خمشی تا 35% شده است، هر چند سختی بیش ‌از حد می‌تواند احتمال کمانش موضعی در تیر را افزایش دهد. بررسی منحنی‌های لنگر</span><span dir="RTL" lang="AR-SA">–</span><span dir="RTL" lang="AR-SA"> دوران حاکی از آن است که اتصال</span> <span dir="RTL" lang="AR-SA">جدید،</span> <span dir="RTL" lang="AR-SA">رفتار نیمه‌گیردار مناسبی داشته و به‌‌طورمؤثر کمانش اعضاء تیر و اتصال را در ناحیه‌ی فیوز کنترل کرده است؛ به‌گونه‌ای که در بیشتر نمونه‌ها تا دوران 07/0 رادیان، هیچ‌گونه کمانش موضعی در تیر یا ستون مشاهده نشده است</span>. https://sjce.journals.sharif.edu/article_24205_8b1d4dae4314191be293526cf052e257.pdf