تحلیل مد کمانشی و تنش حد کمانشی اعضای تیرستون فولادی جعبه‌ای تحت برهمکنش نیروی محوری فشاری-لنگر خمشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

چکیده

      تیر-ستون‌ها تحت اثر توام خمش و فشار هستند، با توجه به این‌که کمانش در این اعضا در یکی از اشکال جانبی، پیچشی و پیچشی-جانبی رخ می‌دهد، نسبت لنگر خمشی و نیروی محوری فشاری تاثیر چشم‌گیری بر رفتار کمانشی می‌گذارد. در این پژوهش عملکرد تیر-ستون‌های جعبه‌ای جدار نازک بسته  فولادی، با مقاطع جعبه‌ای تحت شرایط بارگذاری مختلف، ‌بار متمرکز در وسط دهانه و بار گسترده خطی با روش اجزای محدود و با شرایط تکیه‌گاهی دو سر مفصل در محدوده رفتار رتجاعی مورد بررسی قرار گرفته است. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، به علت بزرگ بودن لنگر حد کمانشی از لنگر حد تسلیم برای مقاطع جعبه‌ای تحت خمش، هیچ نوع کمانش کلی را قابل وقوع نمی‌داند، البته به احتمال وقوع کمانش پیچشی-جانبی در محدوده تغییر شکل‌های فرا ارتجاعی برای تیرهای لرزه‌ای اشاره می‌کند. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد در حضور بارهای خمشی، مد کمانشی مقاطع مورد مطالعه از کمانش جانبی به پیچشی-جانبی تغییر می‌کند و هرچه نسبت بارهای خمشی به بارهای محوری بیشتر شود تغییر شکل‌های پیچشی بیشتر خواهد شد. اما در حضور بارهای خمشی در صفحه کمانش، مد کمانشی مقاطع در مقدار مشخصی از بار خمشی، از کمانش کلی به کمانش موضعی تغییر خواهد کرد. در مقایسه بین سه بارگذاری ، کمترین نسبت M/P  که منجر به وقوع کمانش کلی می‌شود مربوط به بارگسترده یکنواخت است. با انتخاب شرایط مناسب تکیه‌گاهی به لحاظ تقید دوران حول هر یک از محورهای عضو و شکل مناسب مقطع جعبه‌ای می‌توان مقاومت عضو تحت اندرکنش بار محوری فشاری-لنگر خمشی بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Buckling Mode and Buckling Limit Stress of Steel Box Beam-Column Members Under Axial Load and Bending Moment Interaction

نویسندگان [English]

  • mohammad kabiri
  • mihammad norouzi
چکیده [English]

      The beam columns are under the influence of bending and compression, given that the buckling occurs in these members in one of the lateral, torsional and lateral-torsional forms, the bending moment and compressive axial force ratio have a significant effect on the behavior of the buckling. This paper investigates the performance of thin-walled closed box steel boxes under different loading conditions, concentrated load in the middle of the span, and a uniform distributed load with finite element method and with two-headed joint supported conditions in the range of elastic behavior. The tenth topic of the National Building Regulations, due to the large buckling limit moment from the yield limit buckling, does not occur in any global buckling, however, it mentions the probability of occurrence of lateral buckling in the range of post-elastic deformations for seismic beams. The results of this study show that in the presence of flexural loads, the buckling mode of the sections studied varies from the lateral buckling to the lateral-torsion, and the greater the ratio of the flexural loads to the axial loads, the torsional deformations will be greater. But, in the presence of bending loads on the buckling plane, the buckling mode of the sections in a certain amount of bending load will change from the global buckling to the local buckling. Compared to the three loading, the lowest M/P ratio, which leads to a global buckling, is related to the uniform distributed loading. By choosing the correct support condition in terms of the rotation around each of the fender members, and the appropriate shape of the box section, the strength of the member under the compression axial force-bending moment can  be improved

کلیدواژه‌ها [English]

  • Buckling
  • Box cross-sections
  • axial load-bending moment interaction
  • Beam-Column
  • Buckling limit stress
[1] طاحونی، ش.، رحیم‌لباف‌زاده، م. ص. و شلالوند، ب.، فناوری ساختمان‌های فلزی، تهران، شرکت چاپ و نشر کتاب‌هاى درسى ایران، چاپ ششم 1394، 232 صفحه.

[2] علی‌نیا، م. م.، تئوری صفحات و پوسته‌ها. تهران، انتشارات آشیان، چاپ چهارم 1395، 352 صفحه.

[3] Mohri, F., Bouzerira, C. and Potier-Ferry, M., Lateral buckling of thin-walled beam-column elements under combined axial and bending loads. Thin-Walled Structures, vol 46, 2008, pp 290-302.

 [4] Saoula, A., Meftah, S.A., Mohri, F. and Daya, E. M., Lateral buckling of box beam elements under combined axial and bending loads. Journal of Constructional Steel Research, vol 116, 2016, pp 141-155.

[5] Duan, L. and Chen, W. F., Design interaction equations for cylindrical tubular beam columns. Journal of Structural Engineering, vol 116, 1990 pp 1794-1812.

[6] Kołakowski, Z., Teter, A., Interactive buckling of thin-walled beam-columns with intermediate stiffeners or/and variable thickness. International Journal of Solids and Structures, vol 37, 2000, pp 3323-3344.

[7] Mohri, F., Damil, N., Potier-Ferry, M., Buckling and lateral buckling interaction in thin-walled beam-column elements with mono-symmetric cross sections. Applied Mathematical Modelling, vol 37, 2013, pp 3526-3540.

[8] Saoula, A., Meftah, S.A., Mohri, F. and Daya, E. M., Lateral buckling of box beam elements under combined axial and bending loads. Journal of Constructional Steel Research, vol 116, pp 141-155.