مقاومت برشی نهایی پانلهای جان سخت‌نشده با نسبت ابعادی بزرگ تحت دماهای بالا

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

2 دکترای مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز، ایران

3 دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

چکیده

در این پژوهش، به بررسی رفتار برشی پانلهای جان با نسبت ابعادی بزرگ و در دماهای معمولی و بالا پرداخته شده است. در این راستا، ابتدا به منظور ارزیابی روابط طراحی برشی آیین‌نامه فولاد آمریکا (AISC 360-16)، در نرم‌افزار ABAQUS مدلهای مطالعات پارمتریک ایجاد شده و نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود با نتایج روابط آیین‌نامه مقایسه شد. پس از بررسی نقص روابط آیین‌نامه، بر اساس نتایج مدلهای اجزای محدود رابطه جدیدی برای تخمین مقاومت برشی نهایی پانلهای جان با نسب ابعادی بزرگ با در نظر گرفتن اثر عواملی نظیر لاغری ورق جان، کاهش مقاومت مصالح بدلیل اثر حرارت و همچنین اثر نقص هندسی اولیه پیشنهاد گردید. در رابطه پیشنهادی، مقدار ضریب کاهش مقاومت برشی در دماهای بالا به صورت تابعی از مقدار لاغری ورق ارائه شده است. مقایسه و بررسی نتایج، حاکی از دقت مناسب رابطه پیشنهادی است. بدین صورت که ضریب همبستگی بین نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود و رابطه پیشنهادی در دمای 400، 600 و 800 درجه سانتیگراد به ترتیب 999/0، 999/0 و 996/0 بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ultimate shear strength of unstiffened long web panels at high temperatures

نویسندگان [English]

  • Abbas Ghadami 1
  • Ghazaleh Pourmoosavi Khoshknab 2
  • Alireza Entezari 3
1 Department of Civil Engineering, Azerbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran
2 Ph. D in Civil Engineering, Islamic Azad University, Tabriz Branch, Tabriz, Iran.
3 Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

After the collapse of the World Trade Center towers, the investigation of the building resistance and providing the safety of residents in case of fire has attracted the attention of engineers more than ever. In this regard, similar to buildings, gas and liquid containment structures, vehicles, planes, and vessel fuselages are examples of engineering usage which need to be designed against fire. It was shown that inelastic or elastic buckling of steel plate webs, that experience plastic buckling at normal temperatures, is a possible phenomenon at elevated temperatures owing to the deterioration of mechanical properties, i.e. a change in the failure mode is to be expected. Therefore, regarding the importance of the issue and its application in the industry, it is necessary to investigate the behavior of the I-shaped plate girders against fire. In this research, shear behavior of long steel plate girder web panels subjected to pure shear loading are investigated at elevated temperatures by the nonlinear finite element method. Therefore, web panel shear design relationships mentioned in AISC360-16 specification is modified to be used in fire conditions. This is achieved by direct utilization of steel stress-strain reduction factors in EN1993-1-2 at elevated temperatures. It is observed that the adopted equation of AISC360-16 for fire situations yields values that are more non-conservative such that the difference reaches almost 18%. On the other hand, AISC equations are more accurate and in the safe region for compact plates. However, these equations lead to the unsafe condition for higher slenderness values. In this regard, nonlinear finite element analysis results were used to modify the AISC 360-16 equation for predicting the ultimate shear strength of long steel plate girder web panels by considering the strength degradation caused by high slenderness, high temperature and initial geometrical imperfections. Comparing the results corroborated the appropriate accuracy of the proposed equations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • shear strength
  • Fire
  • Plate slenderness
  • Steel plate girder
  • Long web panel