بخشی از مقاله
چکیده
تیر ورق های سخت شده توسط سخت کننده های طولی غالباً در پل ها و به جهت مقابله با نیروهای خمشی بسیار زیاد در آن ها استفاده می شوند. حال چنان چه سخت کننده طولی، به صورت مورب از روی جان به بال وصل شده باشد تیر ورق حاصل را تیر ورق دلتا مینامند. در این مقاله میزان بار کمانشی ناشی از خمش مقطع سخت شده با سخت کننده دلتا با استفاده از نرم افزار ABAQUS مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین منظور پانلی از تیر ورق را به طول 2 متر و ارتفاع 1 متر و با ضخامتها و وضعیتهای مختلف سختکننده دلتا در نرم افزار مدلسازی شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که استفاده از سختکنندههای دلتا، افزایش نسبتاً بالایی در مقاومت کمانشی مقطع، نسبت به مقطع سختشده با سختکننده طولی ایجاد میکند.
-1 مقدمه
در سال های اخیر، پیشرفت علوم رایانه ای قابیلت آنالیزهای عددی با نرم افزارهای قدرتمند المان محدود را به شدت افزایش داده و طراحی سازه ها و اجزاء آن ها را با دقت بالا در محاسبات، سهولت بیشتری بخشیده است. در این میان میتوان پل ها را به واسطه اهمیت فوق العاده و نوع رفتار خاص اجزاء تشکیل دهنده آن ها به لحاظ نوع بارگذاری - بارگذاری تکراری - و هندسه خود مقاطع، با دقت بسیار بیشتری نسبت به گذشته به وسیله این نرم افزارها مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. از مهمترین پارامترهایی که به جهت تحلیل و طراحی پل های فولادی ساخته شده از تیر ورق های می بایستی مورد بررسی قرار گیرد، کمانش جان تیر ورق ها می باشد.
در خصوص کمانش ورق ها و مقاطع ورقی ساده مطالعات تئوریک بسیار زیادی در سالیان گذشته انجام شده و روابطی نیز بر همین اساس توسط افراد مختلف پیشنهاد گردیده است، ولی در خصوص مقاطع پیچیده تر - به لحاظ هندسه مقطع - استحراج معادلات دیفرانسیل و حل دقیق آن ها بیسار مشکل بوده و همین امر سبب میگردد که محاسبات توسط نرم افزارهای المان محدودی بیشتر مورد توجه قرار گیرد.
در تیر ورق های سخت شده به وسیله سخت کننده طولی، سخت کننده طولی به مانند تکیه گاهی مفصلی بر روی جان عمل می کند، ولی در مقاطع سخت شده به وسیله سخت کننده دلتا به علت ایجاد یک سلول بسته در قسمت فشاری مقطع، سختی پیچشی افزایش می یابد. همچنین به علت اتصال سخت کننده به بالها، در محل اتصال سخت کننده به جان، به جای تشکیل تکیه گاه مفصلی، یک تکیه گاه نسبتاً گیردار تشکیل می شود. ضمن آن که به جهت همین اتصال سخت کننده به بال ها، میزان کنترل ورق جان در برابر حرکت خارج از صفحه نیز افزایش می یابد.
-2 بررسی مقطع دلتا تحت اثر خمش خالص
برای به دست آوردن بار کمانشی مقطع دلتای تحت اثر خمش خالص و وضعیت های مختلفی از نظر ابعادی و نحوه قرار گیری اعضاء مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. اسن وضعیت ها به 3 گروه کلی تقسیم شدهاند.
گروه اول: در این حالت مشخصات مقطع شکل 1 به شرح زیر می باشد:
ارتفاع 1m، عرض بال 40 cm، برابر 15 cm، ضخامت جان 1 cmو ضخامت بال 3 cm می باشد. متغیر بوده و cm 25، 20 cm و 15 cm می باشد، و در نهایت اینکه بار کمانشی برای ضخامت های مختلف سخت کننده - ts - محاسبه و درصد افزایش بار کمانشی نیز به ازاء هر واحد افزایش ضخامت سخت کننده به دست آمده است. از طرفی مساحت مقاطع نیز به جهت بررسی و مقایسه نرخ رشد باربری نسبت به هزینه ها محاسبه شده است.
چنان چه ملاحظه میشود نقطهای منفرد که بر روی شکل -2 - الف - وجود دارد، بیانگر میزان مقاومت کششی مقطع بدون سخت کننده می باشد، این میزان مقاومت بیشتر از مقاومت مقاطعی خواهد بود که با سخت کننده های ضعیف تقویت شده اند که علت آن هم همانگونه که در شکل - 3 - نیز آمده است، ضعف خود سخت کننده ها و کمانش آن ها می باشد. در شکل -2 - ب - نیز نرخ رشد مقاومت نسبت به نرخ رشد وزن - البته در اینجا ضخامت سخت کننده به عنوان پارامتر تعیین کننده وزن آمده است - نشان داده شده است. همان گونه که مشاهده می شود تا ضخامت حدود 15 mm برای سخت کننده، نرخ رشد مقاومت بسیار خوب است، تا 20 mm نیز می تواند قابل قبول باشد و لیکن افزایش بیشتر ضخامت سخت کننده چندان موجه و مقرون به صرفه به نظز نمی رسد.
