مطالعه پارامتری ظرفیت برشی مقاطع دوبل تیرهای فولادی سرد نورد شده دارای سوراخ جان

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه، دانشکده عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

2 دانشیار, دانشکده عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

3 استاد، دانشکده عمران، دانشگاه شفیلد، شفیلد، انگلستان

4 دکتری سازه، دانشکده عمران، دانشگاه شفیلد، شفیلد، انگلستان

doi
10.22065/jsce.2024.437425.3338
چکیده

هدف از تحقیق حاضر ارزیابی مقاومت برشی تیرهای با مقطع I ساخته‌شده از دوبل Cشکل فولاد سرد نوردشده با در نظر گرفتن باز‏شدگی در جان برای عبور زیرساخت‏های مکانیکی و برقی است. به دلیل ضعف مقاومت برشی ناشی از سوراخ‏شدگی در جان، ظرفیت برشی مقطع تیر به‌شدت کاهش یافته و به دنبال آن ظرفیت باربری تیر نیز کاهش می‏یابد. اندازه، شکل و آرایش سوراخ‌های ایجادشده در جان تیر، در ظرفیت باربری و استحکام نهایی مقطع تیر مؤثر است. در این مقاله، با استفاده از روش اجزای محدود، تیر فولادی مذکور به طول ۱۰۰۰ میلی‌متر تحت اثر بار متمرکز در وسط دهانه مورد بررسی قرار گرفته‌است. پارامترهای متغیر موردنظر در این تحقیق، ضخامت ورق، ابعاد سوراخ، شکل سوراخ، فواصل سوراخ از تکیه‏گاه و وجود لبه در بال مقطع است که تحت تحلیل استاتیکی غیرخطی بار افزون متمرکز در وسط تیر قرار گرفته‌است. جهت بررسی دقت نتایج آنالیز، مقاومت برشی مد‌ل‌های تحلیلی با مقاومت برشی محاسبه‌شده از روش مقاومت مستقیم (DSM) آیین‌نامه AISI مقایسه شده‌است. نتایج نشان داد که در مقاطع با مساحت‏های معادل و شکل‌های مختلف سوراخ در جان، با افزایش عمق سوراخ، ظرفیت نهایی در سوراخ‌های مستطیل، دایره و مربع به‌ترتیب کاهش می‏یابد؛ مقطع با سوراخ مستطیل افزایش حدود ۴% نسبت به مقطع با سوراخ دایره داشته و مقطع با سوراخ دایره افزایش ۷% نسبت به مقطع با سوراخ مربع دارد. همچنین با افزایش فاصلۀ سوراخ‏ها از یکدیگر، عملکرد تیر بهتر شده و مقاومت برشی ماکزیمم مقاطع حاصل از روش اجزای محدود، بین ۴% تا ۶% افزایش می‏یابد و با افزایش ضخامت ورق (علی‌رغم افزایش عمق و طول سوراخ)، از 2 میلی‌متر به ۵/2 میلی‌متر و از ۵/2 میلی‌متر به 3 میلی‌متر، ظرفیت برشی به‌ترتیب حدود ۲۵% تا ۳۰% و ۲۰% افزایش می‏یابد.