عنوان پایان‌نامه
ارزیابی رفتار اتصالات خمشی ورق انتهایی تحت بارگذاری ترکیبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1707;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55551
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- هادی قاسمی طرئی
- استاد راهنما
- مهدی قاسمیه
- چکیده
- موضوع این تحقیق بررسی رفتار اتصالات خمشی با ورق انتهایی گسترش‌یافته تحت اثر بارگذاری های ترکیبی می‌باشد. منظور از بارگذاری‌های ترکیبی اعمال همزمان لنگر پیچشی و لنگر خمشی و یا نیروی محوری بر اتصال می‌باشد. با توجه به اینکه تا کنون مطالعات چندانی در این زمینه بر روی اتصالات خمشی با ورق انتهایی صورت نگرفته‌است لذا دراین پایان‌نامه اثر این نوع بارگذاری روی رفتار اتصال بررسی شده‌است. جهت انجام تحلیل از روش اجزاء محدود و نرم‌افزار ABAQUS استفاده شده است. نمونه مورد بررسی در این تحقیق یک اتصال چهار پیچ سخت نشده با ورق ضخیم می‌باشد که قبلا توسط سامنر در آزمایشگاه سازه دانشگاه VPI تحت اثر خمش در بارگذاری چرخه‌ای مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. پس از آنکه صحت و دقت مدل اجزاء محدود مورد تایید قرار گرفت نمونه تحت اثر ترکیب خمش و پیچش قرارگرفت. بارگذاری به گونه‌ای انجام شد که در طول بارگذاری نسبت لنگرخمشی به لنگر پیچشی مقدار ثابت R باشد. مشاهده شد که ظرفیت خمشی مقطع به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و هر چه اندازه R کمتر باشد این کاهش ظرفیت بیشتر خواهد بود. همچنین گسیختگی در این حالت از نوع کمانش جانبی بال تیرها بود. نیروی پیچ‌ها در ناحیه کششی اتصال هنگام گسیختگی تیر در حدود نیروهای پیش‌تنیدگی بود و به میزان قابل توجهی در آنها کرنش پلاستیک مشاهده نشد. ورق انتهایی نیز پس از گسیختگی تیر در حد الاستیک باقی مانده بود و میزان جداشدگی آن از ستون بسیار ناچیز بود. پس از آن دیاگرام اندرکنش خمش- پیچش ترسیم شد و با رابطه خطی پای و تراهایر مقایسه شد که تا حدودی تطابق داشت. پس از آن برای بدست آوردن ظرفیت نهایی اتصال در حالت گسیختگی اجزاء اتصال تغییراتی در مصالح تیر در مدل انجام شد تا در طول بارگذاری تیر گسیخته نشده و بارگذاری ادامه پیداکند تا یکی از اجزاء اتصال گسیخته شود. مشاهده شد که پیچ‌ها زودتر از ورق انتهایی گسیخته شدند. مقادیر بدست آمده ازظرفیت اتصال در این حالت در دیاگرام اندرکنش خمش- پیچش رسم شد و مشاهده شد که ظرفیت نهایی اتصال در این حالت اختلاف قابل قبولی با حالت قبل دارد و به نوعی ضریب اطمینان خوبی برای اتصال مشاهده شد. پس از آن اثر نیروی محوری در ترکیب با خمش و پیچش بر نمونه بررسی شد. بدین ترتیب که ابتدا به تیر به اندازه مقادیر مشخصی نیروی محوری اعمال شد و سپس همانند بخش قبل به انتهای تیر بار قائم اعمال شد تا مدل گسیخته شود. مشاهده شد که هنگام اعمال بارفشاری ظرفیت خمشی مقطع نسبت به حالت قبل کاهش یافته و با افزایش نیروی محوری فشاری ظرفیت خمشی مقطع کاهش می‌یابد. هنگام اعمال نیروی محوری کششی مشاهده شد که ظرفیت مقطع تا حدودی افزایش می‌یابد که البته خیلی قابل توجه نبوده و در بیشترین حالت حدود 12% مشاهده شد. دراین حالت پیچ‌ها بدلیل اعمال نیروی محوری کششی بر اتصال نسبت به حالت قبل که نیروی محوری حضور نداشت نیروی بیشتری تحمل کرده و در مواردی به حد گسیختگی رسیدند. در انتها دیاگرام اندرکنش خمش- پیچش در حضور بار محوری برای مقادیر مختلف نیروی محوری رسم شد و با حالتی که نیروی محوری حضور نداشت مقایسه گردید.
- Abstract
- I-shaped steel beams are widely used as structural elements because of their flexural efficiency about the strong axis. However, in many applications beams are eccentrically loaded and as a result experience torsional loads in combination with bending. Like all open sections, I-shaped steel beams are very inefficient at resisting torsion and the interaction effects due to torsion acting in combination with bending can significantly reduce the capacity of the beam. End-Plate moment connection is one of the steel connections that connects the I-shaped beams to columns. In this investigation an extended End-Plate moment connection is evaluated at first under combined bending and torsion and then under combined bending, torsion and axial forces. For this purpose Sumner strong plate was modeled for F.E.M analysis. At first the model was eccentrically loaded at the end of the beam so it experienced torsional loads in combination with bending. F.E.M models were classified depend on the bending to toque ratio in the model. The decrease of the bending capacity of all cases were observed. Bolt forces values in tension zone of the connection were about pretension forces at the end of loading. Also the end-plate was not deformed a lot and did not yield. An acceptable safety factor was observed for this type of connection and for the situations that a member experiences torsion in combination with bending, it is strongly recommended to design the connection using the weak beam and strong connection philosophy . After that the bending-torsion interaction diagram of the models were compared with Pi and Trahair’s equations. Finally axial forces were added to the previous models so they experienced a combination of axial force, bending and torsional moment. It was observed that compression forces decrease the bending capacity of the models a lot. Tension forces did not significantly influence on the bendig capacity of the beam but the increased the bolt forces and in some cases they caused the bolts ruptured.
