بخشی از مقاله
چکیده
مطالعات پارامتریک با هدف بررسی اثر تعداد و فاصلهی قابهای عرضی بر رفتار کلی پلهای متشکل از تیرورقهای فولادی I شکل خمیده در پلان انجام شده است. برای مدلسازی از نرم افزار اجزاء محدود ABAQUS استفاده، و صحت آن از طریق مقایسه با نتایج تجربی موجود کنترل شد. بر اساس نتایج بدست آمده، افزایش تعداد قابهای عرضی سبب کنترل تنشهای اعوجاجی ناشی از خمیدگی و افزایش مقاومت خمشی میشود؛ ولی چون افزایش وزن سازه را نیز به دنبال دارد، بهینهسازی-های لازم جهت کنترل خیز قائم باید صورت پذیرد.
- 1 مقدمه
-1-1 نقش قابهای عرضی
در پلهای متشکل از تیرورقهای I شکل خمیده، تأمین پایداری هر یک از تیرورقها در بین نقاط مهاربندی شده و پایداری کلی سیستم در زمان ساخت، تحت تأثیر ترکیب وزن تیرورقها، وزن بتن تازه و سایر بارها از اهمیت زیادی برخوردار است.
در پلهای خمیده، لنگر پیچشی ناشی از خمیدگی، سبب اعوجاج طولی مقاطع I شکل میشود. در سوی دیگر با توجه به خمیدگی محور تیرورق، لنگر خمشی علاوه بر خمش حول محور اصلی، خمش حول محور ضعیف مقطع را نیز به دنبال دارد. مجموع اعوجاج پیچشی و خمش حول محور ضعیف در اصطلاح خمش جانبی بال خوانده میشود. طبق شکل - 1 - ، در حالت کلی ترکیب تنشهای طولی ناشی از خمش جانبی بال و تنشهای طولی ناشی از خمش حول محور اصلی و نیروی محوری سبب توزیع غیر یکنواخت تنشها در عرض بال میشود.
شکل :1 توزیع تنش طولی با توجه به اعوجاج
تیرورقهای مستقیم تحت اثر بارهای ثقلی، در صورت وجود مهار جانبی کافی، تنها دچار تغییر مکان قائم میشوند. بر این اساس در پلهای مستقیم وظیفهی اصلی قابهای عرضی، ممانعت از کمانش جانبی - پیچشی زود هنگام تیرها، قبل از دستیابی به حداکثر مقاومت خمشی مورد انتظار بوده، و در نتیجه از آنها به عنوان اعضای باربر فرعی یاد میشود. در سیستم پلهای خمیده، هندسهی سازه سبب میشود که بارگذاری ثقلی علاوه بر خیز قائم، سبب پیچش مقطع تیرورقها نیز گردد. بدین ترتیب قابهای عرضی علاوه بر محدود کردن تغییر شکلهای جانبی - پیچشی، در توزیع و انتقال بار بین تیرورقها نیز نقش مهمی ایفا میکنند
-2-1 پیشینه تحقیقات
گرایش طراحان به کاهش تعداد قابهای عرضی با هدف کاهش هزینهها و مدت زمان ساخت و همچنین حل مسائل مربوط به خستگی در یک سو و اهمیت وجود مهار جانبی کافی در تأمین پایداری تیرورقهای خمیده در سوی دیگر، لزوم انجام تحقیقات دقیقتر در زمینهی عملکرد قابهای عرضی را شدّت بخشیده است. در سال 1978 رابطه - 1 - برای تعیین لنگر کمانش جانبی - پیچشی تیرهای خمیده، توسط نیشیدا و همکارانش ارائه شد .[4] کاربرد این رابطه محدود به شرایط تکیه- گاهی ساده و لنگرهای انتهایی مساوی، و عدم وجود مهار جانبی میانی میباشد .
y لنگر بحرانی تیرورق خمیده نسبت به تیرورق مستقیم و x زاویهی بین قابهای عرضی نسبت به مرکز خمیدگی بر حسب رادیان میباشد. ، و مقادیر ثابتی هستند که به صورت تجربی تعیین میشوند. اثر فاصلهی قابهای عرضی، طول دهانه، عمق، تعداد و فاصلهی تیرورقها، عرض بال و انحنا بر نسبت تنش اعوجاجی به تنش خمشی توسط دیویدسون و همکارانش بررسی شد و بر مبنای آن رابطه - 3 - برای تعیین فاصلهی قابهای عرضی ارائه گردید.
N تعداد فواصل مهاری میانی است. در این رابطه R و L برحسب متر و bf - عرض بال - بر حسب میلیمتر میباشد. Fws نسبت ماکزیمم تنش اعوجاجی در پل خمیده به ماکزیمم تنش خمشی در پل مستقیم معادل است که مقدار اولیه Fws 0.25 برای آن پیشنهاد گردید. این محققین در ادامه رابطه - 4 - را برای تخمین اولیهی فاصلهی قابهای عرضی - - Lb ارائه کردند.
رابطه - 4 - در آییننامه طراحی AASHTO ارائه شده [7] و نتایج آن تطابق خوبی با نتایج اجزاء محدود نشان داده است .[1] در سال 2003 مانیتس و لینزل اثر قابهای عرضی را بر پاسخ دینامیکی و ارتعاش آزاد یک پل خمیدهی متشکل از تیرورق I شکل هنگام ساخت بررسی کردند. در این تحقیق اثر پارامترهایی نظیر هندسهی پل، ابعاد مقطع، فاصله و نحوه قرارگیری قابهای عرضی بررسی شد
جاگذاری قابهای عرضی در راستای شعاعی سبب تفاوت فاصله آنها در محور تیرورقها و در نتیجه تغییر شکل و دوران بیشتر تیرورق بیرونی میشود. بنابراین انتخاب فاصلهی مناسب بین قابهای عرضی، با هدف محدود کردن اثر انحنا، بر مبنای رفتار تیرورق بیرونی صورت میگیرد. شرفبیانی و لینزل در سال 2012 نشان دادند که با استفاده از قابهای عرضی مورب1، میتوان طول مهاری تیرورقها را بهینه کرده و بدین ترتیب موجبات حذف قابهای عرضی اضافی را فراهم نمود .
-3-1 اهداف پژوهش
با توجه به لزوم کنترل مقاومت سازهی پل در تمام مراحل ساخت [7]، در این پژوهش، مطالعات پارامتریک با هدف بررسی اثر فاصله قابهای عرضی بر مقاومت خمشی پلهای متشکل از تیرورقهای I شکل خمیده در حالت غیر کامپوزیتی انجام گرفت.
