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1 WORLD EARTHQUAKE ENGINEERING Vol. 27 No. 4 Dec ANSYS 2 U A Study on seismic behavior of widened beam flange connections of steel frame MAO Hui 1 2 WANG Yan 2 1. School of Civil Engineering Xi an University of Architecture & Technology Xi an China 2. School of Civil Engineering Qingdao Technological University Qingdao China Abstract Based on the experiments of four widened beam flange connection specimens and one traditional joint specimen under low period cyclic loading failure forms and seismic behavior of direct arc widened beam flange connections and welded sideplate connections were studied by ANSYS software such as loaddisplacement hysteretic curve skeleton curve ultimate load ductility and energy dissipation factor etc. The comparability between the results from the analyses and those from the experiments is satisfactory. Results of the research show that through properly designing the section of widened flange the plastic hinge of beams can be effectively moved outward from welded connection area in both arc widened beam flange connections and welded sideplate connections and the two kinds of widened flange beam connections have better ductility bearing capacity and energy dissipation capacity than the traditional connection and may satisfy the demand from current Chinese seismic design code. In addition because the arc widened beam flange connections have simpler conformation and fewer welds at the section of widened beam flange which avoid brittle rapture due to the materials becoming brittle in the weld heataffecting zone they have better seismic property than the welded sideplate connections. Key words widened beam flange connection hysteretic curve seismic behavior finite element analysis mh76@ qtech. edu. cn. yanwang123@ qtech. edu. cn

2 ANSYS WF 1 WF 2 2 SP 1 SP 2 1 NBF 1 1 Fig. 1 1 Connection details of specimens 1 Table 1 Specimen sizes and widened flange parameters mm l a l b c d WF 1 50 WF SP SP NBF

3 AISC 11 2 ANSYS Q MPa 0. 3 von Mises solid Fig. 2 Stressstrain model of material Fig. 3 3 Finite element models of widenedflange connections 2. 3 y 20% 20% y 1 y 2 4 X Y Z Y X 4 Fig. 4 Loading rule

4 P δ 5 WF1 WF2 SP1 SP2 NBF P δ Fig. 5 5 Hysteretic loops of specimens 6 6 a 6 Fig. 6 Skeleton curves

5 μ 6 a 0. 85P u 2 Table Comparison between calculating value and test value of bearing capacity and ductility Py /kn Pu /kn WF WF SP SP NBF WF 1 WF 2 SP 1 SP 2 NBF 15% 10. 4% 18. 2% 12. 8% 39. 3% 44. 1% 26. 8% 34. 1% 3. 3 h e h e 1 A h e = 1 2πF Δ A F Δ 2 3 Table 3 3 h e Calculations of equivalent viscous damping coefficient WF 1 WF 2 SP 1 SP 2 NBF h e WF SP 7 0 ~ Δ ± y Mises WF 1

6 4 107 Fig. 7 7 von Mises Sketch of von Mises stress nephogram and plastic hinge region 1 2Δ ± 1 3Δ ± y y 2 3Δ ± y von Mises 7 a 1 2Δ ± y Mises 2 3Δ + y von Mises 7 b 7 Mises 3 Mises 8 Fig. 8 8 Comparison of failure modes between finite element analysis and experiments

7 ANSYS Miller D K. Lessons learned from the Northridge earthquake J. Engineering Structures Brandon C Uang ChiaMing. Cyclic response and design recommendations of reduced beam section moment connections with deep columns J. Journal of Structural Engineering J WANG Yan. Study and progress of plastic hinge outsidemoving of new ductile connections of steel frame J. Journal of Qingdao Technological University Chen C C Lin C C Lin C H. Ductile moment connections used in steel columntree momentresisting frames J. Journal of Constructional Steel Research D. Xi an YU Yousheng. Experimental and theoretical research on reduced beam section connections of steel frame D. Xi an Xian University of Architecture & Technology JGJ10196 S. JGJ10196 Buliding Seismic Test Method Procedures S. 7. D GAO Peng. Exprimental evaluation on the behaviors of sideplate reinforced section and widen flange section of steel frame D. Qingdao Qingdao Technological University M ZHANG Peixin. Nonlinear analysis of earthquake resistant structures of reinforced concrete M. Beijing Science Press FEMA 350. Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Momentframe Buildings S. 10 S. Architectural Institute of Japan. Steel Connection Pointer S. 11 AISC. Seismic Provisions for Structural Steel Buildings American Institute of Steel Construction S INC March

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