بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
آنالیز دوام تیرهای مرکب فولاد – بتن در برش و خمش
خلاصه:
بر خلاف شواهد تجربی، توزیع دال بتونی و عمل مرکب به دوام برش عمودی تیر های مرکب بتون-فولاد تکیه گاه ساده، در کدهای طراحی جاری لحاظ نشده اند که به طراحی محافظه کارانه منجر شده اند. در این مقاله متدالمان محدود برای شناسایی دوام برشی و خمشی تیر های مرکب با تکیه گاه ساده تحت برش و خمش مرکب استفاده شده است. یک مدل المانی محدود سه بعدی در رابطه با رفتار هندسی و غیر خطی مواد تیر های مرکب بکار رفته و بوسیله نتایج تجربی مشخص شده اند. سپس مدل المانی محدود مشخص شده برای تعیین توزیع دال بتونی و عمل مرکب به لنگر و ظرفیت برشی تیر های مرکب بکار رفته است. تا تیر درجه اتصال برشی در دوام برشی عمودی تیر های مرکب عمیق که در برش، بار گذاری شده اند مطالعه شده است:
اسلاید 2 :
مدل طراحی برای دوام برشی عمودی شامل توزیعاتی از دال بتونی و عمل مرکب و برای حداکثر عمل متقابل لنگر- برش جهت طراحی تیر های مرکب با تکیه گاه ساده در برش و خمش مرکب پیشنهاد شده است. مدلهای طراحی پیشنهاد شده یک روش طراحی به صرفه و سازگار برای تیر های مرکب با تکیه گاه ساده فراهم می کنند.
اسلاید 3 :
مقدمه
تیر های مرکب بتون- فولاد در سازه های ساختمانی و پلی به طور وسیع استفاده شده اند. عمل مرکب در یک تیر مرکب بوسیله متصل کننده های مکانیکی برشی بدست آمده اند. متصل کننده های برشی ستون در قسمت بالا معمولا به لبه بالایی تیغه فولادی جوش زده می شود تا از لغزش طولی و انفصال عمودی بین دال بتونی و تیر فولادی جلوگیری کنند. دال های بتونی می توانند دالهای صلب یا دالهای مرکب متشکل از مقاطع ورقه فولادی (profile) باشند. تیر های مرکب تحت بارهای تحمیل شده اغلب در معرض اعمال مرکب(توأم) خمش و برش عمودی هستند. علی رغم شواهد تجربی توزیعات از دال بتونی و عمل مرکب به دوام برشی عمودی تیر مرکب با تکیه گاه ساده در کدهای طراحی جاری لحاظ نشده اند مانند AS 2327.1 (استاندارد 1996( ، یوروکد 4 (1994) و LFRD (AISC 1999) که منجر می شود به طراحیهای محافظه کارانه (Iohm and Auderson 1993) . برای طراحی تیر های مرکب اتصالی و سازگار ضروری است که مدل های طراحی جدیدی برای دوام برشی شامل توزیعات از دال بتونی و عمل مرکب و اثر متقابل لنگر- برش داشته باشیم .
اسلاید 4 :
مطالعات تجربی درباره دوام نهایی تیر های مرکب بتون- فولاد در برش و خمش مرکب از چیز های مورد علاقه محققان بود. جانسون و ویلسینگتون (1972) یکسری آزمایشاتی در تیر های مرکب ممتد در خمش مرکب منفی و برش عمودی انجام دادند. نتایج آزمایشات آنان نشان داد که تقویت طولی فولاد در دال بتونی دوام و سختی را در برشی های عمودی تیر های مرکب افزایش می دهد. آلیسون و دوستانش پنج تیر ورق مرکب و یک ورق فولادی را زیر برش و خمش منفی مرکب تا خراب شدن تست کردند. پورتر و چریف رفتار تجربی تیر ورقهای مرتب با تکیه گاه ساده را آزمایش کردند که در اصل با برش بارگذاری شده بودند. آنها یک مدل دوام برش پیشنهاد کردند که شامل بود توزیعاتی از هر دوی دال بتونی و تیر ورق فولادی که برای طراحی تیرهای مرکب بود.
اسلاید 5 :
تحقق درباره رفتار تیرهای مرکب با دهانه های تیغه تیر مشخص کرد که دال بتونی به طول قابل ملاحضه ای دوام برشی عمودی قسمت مرکب را در دهانه های تیغه تیر توزیع می کند. آزمایشات در ورقه های مرکب دهانه کوتاه با دهانه های تیغه تیر بوسیله نارایان، روبرت و الآمری انجام شد. این آزمایشات نشان دادند که دوام برشی یک ورقه مرکب بطور قابل توجهی بیشتر از ورقه های فولادی تنهاست اگر متصل کننده های برشی کافی در تیرهای مرکب بکار رفته باشند. بعلاوه ، حمل مرکب تحت بار برشی عمده بسته به عنصر کششی یا نیروی کششی متصل کننده های برشی است. مدل های آنالیزی شامل توزیعی از دال بتونی برای تعیین دوام برشی ورقه های کامپوزیتی ( مرکب) پیشنهاد شد. تجاربی که بوسیله داروین و کلاوسون و دوناهی و داروین انجام شد مشخص کردند که رفتار تیرهای مرکب با دهانه های تیر مرکب بطور زیادی بوسیله نسبت لنگر- برشی در دهانه ها کنترل می شد. داروین و دوناهی (1998) یک معادله برای بیان رابطه نهایی لنگر – برش برای تیرهای مرکب با دهانه های تیغه تیر پیشنهاد کردند.
اسلاید 6 :
متد آنالیز عددی برای آنالیز رفتار غیر ارتجاعی تیرهای مرکب بکار رفت. یام و چاپمن (1968) یک متد عددی تکراری برای آنالیز غیر ارتجاعی تیرهای مرکب با تکیه گاه ساده بکار بردند. خاصیت غیر ارتجاعی فولاد، بتون و متصل کننده های برشی آنالیز مورد ملاحظه قرار گرفتند. هرست و سیو(1980) از یک برنامه محدود استاندارد برای آنالیز تیر های مرکب با برشی های اتصال جزئی و کلی بکار بردند. المان های چهارگوش برای شبیه سازی متصل کننده های برشی واقعی در تیر های مرکب اصلاح شدند. یک المان میله ای سه بعدی بوسیله رزاق پور و نوال (1989) جهت مدل سازی رفتار غیر خطی متصل کننده های برشی در تیرهای مرکب مورد استفاده قرار گرفت. یک رابطه تجربی بین برش- لغزش برای بیان خواص سختی المان میله ای بکار رفت. الآمری و روبرت (1990) یک آنالیز غیر خطی از تیرهای مرکب با متصل کننده های برشی جزئی با استفاده از یک مدل محدود متفاوت انجام دادند. سالاری و همکارانش (1998) یک المان تیر مرکب بر مبنای متد آنالیز نیرو برای آنالیز غیر خطی تیر های مرکب با متصل کننده های برشی دگردیس پذیر تنظیم کردند. یک مدل توزیعی فنری (ارتجاعی) برای شبیه سازی متصل کننده های برشی بکار رفت. تونداران و دوستانش (1999) از نرم افزار المان محدود آباکوس ABAQUS برای مطالعه بار نهایی تیرهای مرکب خم شده در پلان استفاده کردند.
اسلاید 7 :
المان قشری(shell) برای مدل کردن دال بتونی و تیر فولادی استفاده شد.در حالی که یک المان ستونی صلب برای شبیه سازی متصل کننده های برشی ستون بکار گرفته شده بود. سباستین و فک کونی (2000) یک برنامه المان محدود غیر خطی برای مدل سازی تیرهای مرکب توصیف کردند. فنرهای محوری با روابط تجربی برشی برای مدل کردن متصل کننده های برشی مجزا بکار رفتند. یک مدل سینماتیک (جنبشی) توسط فابر و چینر و دوستانش (2000)برای آنالیز تیرهای مرکب ممتد با پیوندها و اثرات متقابل جزئی پیشنهاد شد. باسکه (2002) دوام نهایی ورقهای مرکب را تحت خمش منفی با استفاده از نرم افزار المان محدود أبکُس بدست آورد. بعدا لیانگ و دوستانش (2004a) یک آنالیز المان محدود روی تیرهای مرکب ممتد در برشی و خمش مرکب انجام دادند.
اسلاید 8 :
در مطالعات آنها، فرمول های طراحی با آمیختن سهم (توزیع) از دال بتونی و عمل مرکب برای دوام برشی عمودی و دوام متقابل نهایی تیرهای مرکب ممتد پیشنهاد شد. در این مقاله دوام برشی و پیچش نهایی تیرهای مرکب با تکیه گاه ساده در برش و خمش مرکب با استفاده از متد آنالیز المان محدود بررسی شده اند. یک مدل المان محدود بواسطه نتایج تجربی مربوط بدست آمده است. سپس مدل المان محدود بدست آمده برای مطالعه رفتار داخلی تیرهای مرکب که در معرض عمل مرکب خمش و برشی هستند بکار رفته است. تاثیر متصل کننده برشی در دوام برشی عمودی تیر مرکب بررسی شده است. بر مبنای نتایج عددی (متعدد)، مدلهای طراحی برای دوام برشی عمودی و برای اثر متقابل لنگر-برش توسعه یافته اند تا تیرهای مرکب با تکیه گاه ساده طراحی شوند.
اسلاید 9 :
آنالیز المان محدود
کلی
نسخه 6.3 نرم افزار المان محدود أبکُس در مطالعه جاری برای بررسی دوام برشی و خمشی نهایی تیرهای مرکبی که در معرض برشی و خمش مرکب قرار دارند بکار رفته است. یک المان محدود سه بعدی (3D) برای رسیدن به رفتار غیر خطی هندسی و عمده تیرهای مرکب توسعه یافته است. دال بتونی، لبه های فولادی و لبه ها (web) با المان چهار گرهی فنر خم شده نازک/ضخیم با یکپارچگی کاهش یافته مدل سازی شده است. یک المان ستونی سه بعدی برای شبیه سازی متصل کننده های برشی ستون مجزا بکار رفته اند.
اسلاید 10 :
مدل سازی فولاد
قسمت فولادی
آزمایشات نشان داد که فولادهای سازه ای در کشش تک محوری رفتار سخت کردن تقویت کشش را که متفاوت از فرضیه الاستو پلاستیک کامل است نشان می دهد. انحنای کشش- فشار با سخت گردانی تقویت کرنش که در آنالیز غیر خطی استفاده شد، نشان داده شد که رفتار فولاد سازه ای را به خوبی پیش بینی می کند. در مطالعه حاضر، تست های فولاد سازه ای به عنوان یک ماده الاستیک – پلاستیک با سخت گردانی کرنش مدل سازی شده اند. یک رابطه دو سویه کشش- خمش که در شکل 2 نشان داده شده است برای قسمت های فولادی در هر دو حالت تراکم و کشش بکار رفته است. خواص عمده مانند استاندارد یانگ نسبت پواسون، تنش جاری، دوام نهایی، و کشش نهایی لازم است که ورودی باشند تا منحنی کشش- فشار را تعریف کنیم. مقادیر تجربی دوام نهایی و جاری در آنالیز قسمت فولادی بکار رفته اند. یک کشش نهایی 0.25 برای یک فولاد سازه ای متعادل، فرض شده است.
