ظرفیت خمشی نهایی تیر ورقهای فولادی تحت اثر بروز ترک در حال جوش بال به جان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

تیرورقها، به عنوان اعضای مهم سازه‌ای برای پوشش دهانه‌های بزرگ خمشی، مورد استفاده قرار گرفته و از جوشکاری دو ورق بال و یک ورق جان به همراه تعدادی سخت‌کننده قائم و یا طولی برای جلوگیری از کمانش ورق جان ساخته می‌شوند. به دلیل اهمیت زیاد جوش بال به جان در رفتار سازه‌ای تیرورقها و امکان بوجود آمدن ترک در حین جوشکاری و یا پس از آن در اثر عوامل فیزیکی یا محیطی، در این مقاله به بررسی تاثیر ترک جوش بال به جان تیرورقها، در ظرفیت خمشی نهایی آنها پرداخته شده است. بدین منظور مدلهای مختلف تحلیلی با استفاده از نرم‌افزار المان محدود LUSAS، ساخته شده و مورد تحلیل قرار گرفتند. در طراحی این مدلها تمامی ضوابط آیین‌نامه مدرن AISC-LRFD، رعایت شده و اتصال بالها با جوش پیوسته و سراسری به جان تیر ورق انجام شده است. برای مدلسازی تیرورق، از المان پوسته چهار ضلعی هشت گرهی استفاده شده و تحلیل آنها به روش غیر خطی هندسی و فیزیکی صورت گرفته است. برای حصول نتایج واقع بینانه‌تر، در قسمت میانی جان تیرورق یک ناکاملی اولیه 10 میلیمتری در نظر گرفته شد. رفتار فیزیکی مصالح نیز به صورت غیر الاستیک چهار خطی فرض شده و از فولاد 40st، با تنش 2750 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع استفاده شد. بار وارده به صورت گسترده یکنواخت بر روی بال فوقانی اعمال شده و تکیه گاههای دو طرف تیر نیز مفصلی ثابت و متحرک مدل شد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد، وجود ترک در پانلهای بحرانی در این نوع تیرورقها، حداکثر می‌تواند 18 درصد ظرفیت خمشی نهائی را کاهش دهد.

عنوان مقاله [English]

Ultimate Flexural Strength of Plate Girders Under the Effect of Weld Crack in Flange Toe

نویسندگان [English]

  • farhad farhidi mohammadzadeh
  • Hosein shokati
  • Noroz seyfi
چکیده [English]

The plate girders are used in important structural systems. The earlier design of plate girders was restricted to their critical bukling capacity. Experimental and theoretical studies show the plate girders with vertical stiffners can carry load over than their critical buckling loads and then in modern design codes is permitted to use post- buckling capacity of them. In this case the out- of- plane bending stresses is associated in web panel and then some fatigue cracks may appear under the effect of cyclic loading. In this paper the influence of cracks in weld toe of flange is investigated using nonlinear finite elament analysis of the models of vertically stiffened plate girders. The ultimate bending capacity of beams is estimated using the well know finite element code of LUSAS. The effect of crack length, ratio of web slenderness and crack location are investigated in this study. The ultimate capacity of such plate girders is calculated under initial geometric imperfections. The obtained results in this study show that cracks With length of 30 cm can reduce maximum 18% in ultimate bending capacity. Also the results are compared With the recommendations of the modern design code of ALSC- LRFD.