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

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

2 گروه مهندسی عمران، دانشگاهشیهد مدنی آذربایجان، تبریز

3 گروه مهندسی عمران - دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

چکیده

در این نوشتار، رفتار برشی پانل‌های جان با نسبت ابعادی بزرگ و در دماهای معمولی و بالا بررسی شده است. در این راستا، ابتدا به منظور ارزیابی روابط طراحی برشی آیین‌نامه‌ی فولاد آمریکا (۱۶-۳۶۰A‌I‌S‌C )، در نرم‌افزار A‌B‌A‌Q‌U‌S مدل‌های مطالعات پارامتریک ایجاد 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 رابطه‌ی جدیدی برای تخمین مقاومت برشی نهایی پانل‌های جان با نسبت ابعادی بزرگ، با در نظر گرفتن اثر عواملی نظیر لاغری ورق جان، کاهش مقاومت مصالح به دلیل اثر حرارت و همچنین اثر نقص هندسی اولیه پیشنهاد شد. در رابطه‌ی 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 رابطه‌ی پیشنهادی است. بدین صورت که ضریب همبستگی بین نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود و رابطه‌ی پیشنهادی در دمای ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد به ترتیب ۹۹۹/۰، ۹۹۹/۰ و ۹۹۶/۰ به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ultimate shear strength of unstiffened long web panels at high temperatures

نویسندگان [English]

  • A. Ghadami 1
  • Gh. Pourmoosavi Khoshknab 2
  • A.R. Entezari 3
1 D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g A‌z‌a‌r‌b‌a‌i‌j‌a‌n S‌h‌a‌h‌i‌d M‌a‌d‌a‌n‌i U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y, T‌a‌b‌r‌i‌z
2 D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g A‌z‌a‌r‌b‌a‌i‌j‌a‌n S‌h‌a‌h‌i‌d M‌a‌d‌a‌n‌i U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y, T‌a‌b‌r‌i‌z
3 D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g A‌z‌a‌r‌b‌a‌i‌j‌a‌n S‌h‌a‌h‌i‌d M‌a‌d‌a‌n‌i U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y, T‌a‌b‌r‌i‌z
چکیده [English]

Following the collapse of the World Trade Center towers, investigating the building resistance and providing the safety of residents in case of fire have 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 behaviors 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 at higher slenderness values. In this regard, nonlinear finite element analysis results were employed 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. Comparison of the results corroborated the appropriate accuracy of the proposed equations.

کلیدواژه‌ها [English]

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