شماره ركورد
25646
شماره راهنما
CIV2 239
عنوان
تحليل اجزاي محدود اتصال تير به ستون مركب فولادي-چوبي با صفحه انتهايي توسعه يافته و برشگيرهاي پيچي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/11/1
صفحه شمار
140 ص.
استاد راهنما
عبدالرضا عطائي
كليدواژه فارسي
اتصال مركب فولادي-چوبي , اتصال برشي پيچي , چوب چند لايه متقاطع , اتصال نيمه صلب تير به ستون , تير فولادي-چوبي مركب , مدلسازي المان محدود
چكيده فارسي
اتصالات مركب تير به ستون در سازههاي فولادي-چوبي، نقشي تعيينكننده در انتقال بار، پايداري سازه و عملكرد كلي سيستم دارند. با وجود اين، طراحي و اجراي اتصالات تير به ستون با صفحه انتهايي توسعه يافته در اين سازهها همواره يكي از چالشهاي اساسي بوده است. اتصالات برشي با قابليت بازنصب و استفاده از برشگيرهاي پيچي ميتوانند جايگزيني مناسب براي برشگيرهاي جوشي به شمار آيند، زيرا علاوه بر نصب سريع، امكان بازنصب و كاهش هزينهها را فراهم ميسازند. با وجود اين، اطلاعات موجود و تحقيقات كافي در زمينه رفتار واقعي اين اتصالات و راهكارهاي آييننامهاي مرتبط با آنها هنوز محدود است.
در اين پژوهش، رفتار اتصال تير به ستون مركب فولادي–چوبي با صفحه انتهايي توسعهيافته و برشگيرهاي پيچي با استفاده از روش اجزاي محدود در نرمافزار ABAQUS بررسي شده است. مدل عددي اتصال شامل تير و ستون فولادي و دال چوبي CLT ابتدا توسعه يافته و سپس با نتايج آزمايشگاهي سه نمونه شامل يك اتصال فولادي و دو اتصال مركب صحتسنجي گرديد. پس از اعتبارسنجي، مطالعه پارامتريك بهمنظور بررسي تأثير قطر پيچها، فاصله برشگيرها، ضخامت صفحه انتهايي، مشخصات مقطع فولادي و ضخامت دال CLT بر ظرفيت باربري و شكلپذيري اتصال انجام شد.
نتايج تحليل عددي نشان داد كه افزودن دالهاي CLT به اتصالات فولادي، موجب افزايش چشمگير سختي اوليه و شكلپذيري اتصال ميشود. تمامي نمونهها رفتار غيرخطي و شكلپذير مناسبي از خود نشان دادند و قادر به تأمين ظرفيت دوران بيش از الزامات Eurocode 3,4 [1, 2] بودند. تغييرشكل صفحه انتهايي در مجاورت بال تير، بدون لغزش قابلتوجه در سطح تماس با ستون فولادي، بيانگر انتقال مؤثر نيروي برشي در اتصال بود.
مطالعات پارامتريك نشان داد كه افزايش قطر پيچهاي اتصال تير به ستون موجب افزايش سختي اوليه، ظرفيت باربري و كاهش لغزش نسبي در اتصال شده، در حاليكه قطرهاي كوچكتر با تمركز تنش و كاهش ظرفيت نهايي همراه بودند. افزايش ضخامت صفحه انتهايي باعث بهبود سختي اوليه و تأخير در بروز كمانش موضعي اجزاي فولادي گرديد و نقش مؤثري در ارتقاي شكلپذيري اتصال ايفا كرد. بررسي ضخامتهاي مختلف دال CLT نشان داد كه افزايش ضخامت دال موجب بهبود عملكرد مركب و افزايش ظرفيت باربري ميشود، هرچند پس از رسيدن به ضخامت بهينه، تأثير آن كاهش مييابد. همچنين، كاهش فاصله بين برشگيرهاي پيچي سبب افزايش سختي و ظرفيت اتصال شده، در حاليكه فواصل بزرگتر شكلپذيري بيشتري را در تغييرشكلهاي بزرگ فراهم ميكنند. در مجموع، تركيب بهينه اين پارامترها منجر به رفتاري پايدار و شكلپذير در اتصال مركب فولادي–چوبي ميشود.
كليدواژه لاتين
Steel-Timber Composite (STC) Joint , Bolted Shear Connection , Cross-Laminated Timber (CLT) , Semi-Rigid Beam-to-Column Joint , Composite Steel-Timber Beam , Finite Element Modeling (FEM)
عنوان لاتين
Finite element modeling of steel-timber composite beam-to-column joints with extended end plate and screw shear connectors
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
Steel–Timber Composite (STC) beam-to-column joints play a key role in load transfer, structural stability, and overall system performance. However, their design remains challenging due to limited experimental data and insufficient design provisions. Deconstructable shear connections using bolted shear connectors provide an effective alternative to welded systems by enabling rapid installation, disassembly, and cost reduction, yet the actual behavior of such joints is still not fully understood.
In this study, a steel–timber composite beam-to-column joint with an extended end plate and screw shear connectors was numerically investigated using the Finite Element Method in Abaqus. The numerical model was validated against experimental results from three specimens, including one bare steel joint and two composite joints with CLT slabs. After validation, a parametric study was conducted to examine the influence of key parameters, including bolt diameter, shear connector spacing, end plate thickness, steel section properties, and CLT slab thickness, on the load-bearing capacity and ductility of the joint.
Numerical analysis results indicated that the addition of CLT slabs to steel joints leads to a substantial increase in initial stiffness and ductility. All specimens exhibited significant non-linear behavior and adequate ductility, capable of meeting rotation capacity requirements exceeding Eurocode 3 and Eurocode 4 standards. Deformation of the end plate adjacent to the beam flange, without significant slip at the interface with the steel column flange, demonstrated effective shear force transfer within the joint.
The parametric study revealed that increasing the diameter of the beam-to-column bolts enhances initial stiffness and load-bearing capacity while reducing relative slip. Increasing the end plate thickness improved joint stiffness, delayed local buckling of steel components, and enhanced ductility. Moreover, increasing CLT slab thickness improved composite action and load-bearing capacity up to an optimal level, while reducing the spacing of screw shear connectors increased stiffness and capacity but reduced ductility at large deformations. Overall, an appropriate combination of these parameters results in stable and ductile behavior in steel–timber composite joints.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
156702
نويسنده