مطالعه موقعیت سخت کننده طولی در کمانش جان تیرورق های فولادی Iشکل خمیده درپلان و با یک محور تقارن ، تحت اثر خمش

نوع مقاله : پژوهشی اصیل (کامل)

نویسندگان
امیرسامان افشین فر 1
جعفر عسگری مارنانی 2
سیدمهدی زهرایی 3
1 دانشگاه آزاد اسلامی تهران مرکزی
2 استادیار دانشگاه آزاد تهران مرکزی
3 استاد تمام دانشگاه تهران
چکیده
تیرورق هایی که در پل ها مورد استفاده قرار گرفته است معمولا دارای جانی عمیق و نسبتا لاغرمی باشند،نتیجتا،کمانش جان یکی از فاکتور های مهم در طراحی اینگونه تیرورق ها می باشد.زمانیکه حالت حدی کمانش جان بر طراحی حاکم شود،از سخت کننده های طولی و عرضی به منظور افزایش مقاومت مقطع استفاده می شود.محل قرار گیری سخت کننده ها در تیرورق های صاف تحت مطالعات گسترده ای قرار گرفته است،که منجر به ارائه موثرترین محل قرار گیری برای سخت کننده های طولی و عرضی شده است.مطالعات درزمینه تیرورق های خمیده در پلان به گستردگی آنچه که در رابطه با تیرورق های صاف صورت گرفته ،نمی باشد.بویژه در حالتیکه سخت کننده های طولی در مقطع نامتقارن مد نظر است.این پژوهش به بررسی محل بهینه سخت کننده طولی در تیرورق های خمیده در پلان با مقطعی نامتقارن(بال فشاری بزرگتر از بال کششی)،تحت دهانه ای با تکیه گاه های ساده باتنش تسلیم50 ksi (345 Mpa)می پردازد.از مطالعات پارامتریک برای انتخاب محدوده های لاغری مقطع و شعاع انحناء تیرورق استفاده شد.تیرورق تحت بارگذاری با خمش زیاد و برش کم قرار گرفت.در انتها نیز توصیه هایی ارائه شد که به اختصار شامل موارد ذیل می شود:قرار گیری سخت کننده طولی در فواصل D/4,D/5,D/6از بال فشاری می تواند کمانش خمشی جان را کنترل کند.این رخداد بیانگر لزوم مد نظر قرار دادن اثر ابعاد بال فشاری در بیان محل بهینه سخت کننده طولی در تیرورق های تحت خمش می باشد.

در میان محل های فوق الذکر، قرارگیری سخت کننده طولی در فاصله D/4از بال فشاری، بهترین پاسخ برشی را در تیرورق دارد به همین منظور در این تحقیق محل بهینه سخت کننده طولی در فاصله D/4از بال فشاری می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Computational studies of one symmetrical axis and horizontally curved, longitudinally stiffened, plate girder webs under flexure

نویسندگان English

amirsaman afshinfar 1
Jafar Asgari Marnani 2
Seyed Mehdi Zahrai 3
1 Islamic Azad University of Central Tehran Branch
2 Associated Professor of Islamic Azad University of Central Tehran branch
3 Professor- Civil Engineering Department of Tehran University
چکیده English

The plate girders used in bridges usually have a deep and relatively thin web, therefore, the buckling of the web is one of the important factors in the design of such girders. While the limit state of web buckling dominant design, Longitudinal and transverse stiffeners are used to increase cross-sectional strength. The location of stiffeners in flat girders has been extensively studied, which has led to the most effective placement for longitudinal and transverse stiffeners. In the case of curved beams in the plan is not as extensive as in the case of flat girders, especially in the case of longitudinal stiffeners in the asymmetric section.

Summarized herein is a study that explored single span, horizontally curved, plate girders having a yield stress of 50 ksi (345 MPa) to investigate their flexural behavior as a function of the position of a single longitudinal stiffener at various locations along the depth of the web. The studies were conducted using ABAQUS with the girder cross-sections under high vertical bending moment and low shear. As a result of these studies, recommendations are made for positioning longitudinal stiffeners on horizontally curved:

-Placement of longitudinal stiffener at distances D/4, D/5, D/6 from the compression flange can control the flexural buckling of the web.

-Among the above-mentioned locations, the location of the longitudinal stiffener at a distance of D/4 from the compression flange has the best shear response in the beam. Therefore, in this study, the optimal location of the longitudinal stiffener at a distance of D/4 from the compression flange.

کلیدواژه‌ها English

local buckling of web
horizontally curved plate girders
pure bending
longitudinal stiffener
American Association of State and Highway Transportation Officials (AASHTO) (2007).AASHTO LRFD bridge design specifications, Washington, D.C. 2007.
American Institute of Steel Construction (AISC) (2005). Load and resistance factor design specification for structural steel buildings, Chicago. 2005.
Basler K., Thürlimann B. (1963). Plate girders –Strength in bending. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 1963 Vol. 128, 655-682.
Basler K., (1963). Plate girders –Strength in shear. Transactions of the American Society of CivilEngineers, 1963 Vol. 128, 683-719.
Bijlaard P. (1940). Theory of the plastic stability of thin plates. Pubs. Intern. Assoc. Bridge andStructural Eng., 1940-1941, Vol. VI, 45.
Bleich F. (1924). Theorie und berechung der eiseren bracken. Julius Springer, Berlin, 1924.
Bleich F. (1952). Buckling strength of metal structures. McGraw-Hill book company, Inc.
Bryan G.H. (1891). On the stability of a plane plate under thrusts in its own plane, withapplications to the buckling of the sides of a ship. Proc. London Math. Soc., 1952, Vol.22, 54.
Chen W.F., Lui E.M. (1991). Stability design of steel frames. CRC PressInc., 1991.
Consortium of University Research Team (CURT), (1975). Tentative designspecifications forhorizontally curved highway bridges.Part of Final Rep. Research Project HPR2-(111),1975.
Cooper P.B. (1967). Strength of longitudinally stiffened plate girders. IABSE Colloq. Des. Platebox girders ultimate strength, London, 1967.
Culver C., and Nasir G., (1971). Inelastic flange buckling of curved plate girders. J. Struct. Div., ASCE, 97 (4), 1239-1256, 1971.
Culver C. (1972). Design recommendations for curved highway bridges. Final Rep. for ResearchProject 68-32, Pennsylvania Department of Transportation, Harrisburg, Pa, 1972.
Devore J. and Peck R. (2001). Statistics: The Exploration and Analysis of data, Fourth Edition.Pacific Grove, CA, Thomson Learning, Inc., 2001.
Featherson C.A. (2000). The use of finite element analysis in the examination of instability in flat panels and curved panels under compression and shear. International Journal of nonlinearmechanics 35, pp 515-529, Elsevier, 2000.
Galambos T. (1998 a). Guide to stability design criteria for metal structures(fifth edition): Plates.John Wiley & sons, Inc., 124-191.
Galambos T. (1998 b). Guide to stability design criteria for metal structures(fifth edition): Plate girders. John Wiley & sons, Inc., 218-279.
Galambos T. (1998 c). Guide to stability design criteria for metal structures(fifth edition):Horizontally curved steel I-girders. John Wiley & sons, Inc., 365-382.
Hall D.H., Grubb M.A., and Yoo C.H. (1999). Improved design specifications for horizontally curved steel girder highway bridges. National cooperative Highway Research Program Research Rep. No. 424, Washington, D.C, 1999.
Hall D.H. (2000). The effect of material properties on the stability of steel girder bridges.Proceedings, Annual Technical Session, Structural Stability Research Council, 2000.
Heimerl G. J. (1947). Determination of plate compressive strength. NACA Tech. Note 1480, 1947.
Helwig T.A., Frank K.H., and Yura J.A. (1997). Lateral-torsional buckling of singly symmetric I beams.Journal of Structural Engineering, American Society of Civil Engineers, NewYork, NY, Vol. 123, No. 9, pp. 1177-1179, 1997.
Hibbitt, Karlsson and Sorensen (1998). ABAQUS Standard, Analysis user’s manual, 1998.
Horne M.R. and Grayson W.R. (1983). Parametric finite element study of transverse stiffeners for webs in shear. Instability and plastic collapse of steel structures, Proc., Michael R. HorneConf., L, ed. Granada, London, 329-341, 1983.
Ilyushin A. The elasto-plastic stability of plates. Translation in NACA Tech. Mem. 1188, 1947.
Johnson D.L. (1985). An investigation into the interaction of flanges and webs in wide flange shapes. Proceedings SSRC Annual Technical Session, Cleveland, OH, Structural Stability Research Council, Gainesville, FL, 1985.
Jung S.K., White D. (2001).Shear strength of curved bridge I girders: Finite element studies and design recommendations. Project Rep., Curved Steel Bridge Research Project, FHWA,Washington, D.C., 2001.
Jung S.K., White D. (2006). Shear strength of horizontally curved steel I-girders -Finite Element Analysis studies. Journal of Construction Steel Research 62, 2006, 329-342.
Ketchum M.S. (1920). The design of highway bridges of steel, timber and concrete. McGraw-Hill, New-York.
مهندسی عمران مدرس
دوره 22، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1401
صفحه 21-33