ارائه یک دستور جریان خمیری برای اندرکنش خمش و برش در تیرهای فولادی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا - دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه شریف

چکیده

رفتار غیرارتجاعی قابهای مهاربندی شده واگرای فولادی با طول تیر پیوندی متوسط ترکیبی از تسلیم برشی و خمشی است و بنابراین اندرکنش لنگر خمشی و نیروی برشی باید در تحلیل آنها در نظر گرفته شود. به منظور تحلیل غیرارتجاعی سازه علاوه بر سطح تسلیم، دستور جریان لازم است. در این مقاله ابتدا تعدادی قاب مهاربندی شده واگرا به روش اجزا محدود مدل‌سازی می‌شوند. آنگاه بعد از صحت‌سنجی مدل‌سازی، با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو سهم تغییر شکل برشی و خمشی تفکیک می‌شود. با استفاده از نتایج بدست آمده یک رابطه دستور جریان برای مقاطع I-شکل فشرده لرزه‌ای پیشنهاد می‌شود. سپس برای نشان دادن کاربرد دستور جریان پیشنهادی، یک تیر با طول متوسط تحلیل میشود که در آن مفصل مرکب تشکیل میشود. در مثال مذکور دستور جریان پیشنهادی منحنی بار-جابجایی را تا 7.5 درصد کمتر از حالت‌ بدون اندرکنش بدست می‌دهد. نتایج این مثال نشان می‌دهد که اثر اندرکنش خمش و برش و دستور جریان در حالات‌های مختلف متفاوت است و در بعضی حالات قابل اغماض نیست و باید بررسی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A new plastic flow rule for moment-shear interaction in steel beams

نویسندگان [English]

  • Mahdi Sharifi 1
  • Mohammad Taghi Kazemi 2
1 PhD candidate, Civil engineering department, Sharif University of Technology.
2 Civil Engineering ِDepartment - Sharif University of Technology
چکیده [English]

The interaction of flexural moment and shear force in the eccentrically braced frames with intermediate link length is a major concern of the structural analysis and design. In eccentrically braced frames, if the link length is long, the flexural yielding dominates the inelastic response of the link. In case the link length is short, the shear yielding is dominant. For intermediate link length the inelastic response is controlled by the combination of flexural and shear yielding. Steel frames with intermediate beam length behave Like the links of eccentrically braced frames. Therefore, the interaction of flexural moment and shear force shall be considered in analysis of both intermediate link length and steel frames with intermediate beam length.

For design of steel I-sections with intermediate length, a yield surface considering moment-shear interaction is required for calculating the ultimate capacity. Nevertheless, for capturing the complete force-deformation curve by a nonlinear step-by-step analysis, a plastic flow rule is required in addition to the yield surface. In this paper, to investigate the plastic flow rule for the highly ductile steel I-sections, a study is carried out using nonlinear finite element analysis. The finite element analysis is verified using some available experimental results in the literature. Then, shear and moment deformations are calculated by using Timoshenko beam theory. Investigating the results of finite element analyses, a simple and practical non-associated plastic flow rule is proposed for the highly ductile steel I-sections. Finally, to show the applicability of the proposed plastic flow rule, an incremental (step-by-step) analysis is performed on a beam with intermediate length in which a mixed hinge is formed. This example is solved two times using both the associated and non-associated plastic flow rule. In this example, the load-deflection path resulting from the proposed flow rule is up to 7.5 percent less than the case without interaction. Results of this example indicate that the proposed non-associated flow rule leads to a softer force-deformation path and a larger ultimate deformation prior to the collapse. In general, the effect of flow rule on load-deflection path on structures is different case to case and cannot be ignored in some cases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Moment-shear interaction
  • Steel I-sections
  • Incremental analysis
  • Mixed hinges
  • Plastic flow rule