کمانش و جاری شدن متعاقب مصالح در ورقهای نازک تحت برش یک پدیده کاملا طبیعی است. این پدیده در ورقهای دارای بریدگی یا ترک می تواند بصورت های مختلف بروز کرده و رفتار پس از کمانش را تحت تاثیر قرار دهد.هدف از مطالعه اخیر، مدلسازی ورقهای ترک خورده در محدوده مرکزی و کناره ها و بررسی پدیده کمانش و رفتار پس از کمانش ورقهای نازک ترک خورده تحت نیروی برشی خالص است. این موضوع در گذشته چندان مورد توجه قرار نگرفته است. این مطالعه با در نظر گرفتن اثر خصوصیات مختلف هندسی، مکانیکی و مصالح و با استفاده از روش المان محدود به تعیین ضریب تقلیل تنش بحرانی کمانش برشی صفحات ترک خورده با ترکهایی از پیش فرض شده می پردازد. به عبارت دیگر، ضریب تقلیل تنش بحرانی کمانش برشی برای اندازه ها، زوایا و موقعیت های مختلف استقرار ترک در پانلهای برشی دارای ضریب پواسون مختلف، شرایط مرزی متغیر و همچنین ضخامت و مدول الاستسیته مختلف محاسبه می گردد. در ادامه، اثر نسبت جانبی صفحه در ضریب تقلیل تنش بحرانی بررسی می شود. سپس، چندین نمونه تحلیل غیر خطی کامل هندسی و مصالح برای مدلهای ترک خورده و بدون ترک به منظور درک رفتار کلی سازه تحت بارهای فراتر از بار بحرانی صورت خواهد گرفت. در انتها چند نمونه تحلیل غیر خطی برروی دیوارهای برشی فولادی ترک خورده صورت گرفته و موارد برجسته آنها ذکر شده اند.

طرح بهینه در تیرورق ها به این معنی است که بال ها قسمت اعظم لنگر را تحمل کرده و جان تیر که برش و باقیمانده خمش را تحمل می کند، تا آنجا که از نظر پایداری و مقاومت ممکن باشد، نازک باشد. ورق جان در تیرورق های عمیق به علت لاغری زیاد در معرض انواع کمانش ها، از جمله کمانش خمشی، قرار دارد. علی رغم وجود مقاومت پس از کمانش، اثرات ثانوی تکرار مداوم کمانش در ورق جان (breathing)، ناشی از بارهای زنده، منجر به خستگی در اتصال ها و خرابی زودرس در سازه می شود. با نصب سخت کننده های طولی می توان ظرفیت کمانش خمشی و برشی ورق جان را به مقدار قابل توجهی افزایش داده و تغییر شکل های خارج از صفحه آن را کنترل کرد. آیین نامه های طراحی علاوه بر تعیین حدودی برای ابعاد سخت کننده، فاصله یک پنجم ارتفاع تیرورق از بال فشاری را برای نصب سخت کننده طولی پیشنهاد می کنند. طراحی بهینه سخت کننده از نظر ابعاد و فاصله نصب بهترین راه برای کاهش وزن سازه های جدار نازک می باشد. در این پایان نامه سعی شده است با بررسی پارامتری و به کمک روش اجزای محدود، ابعاد هندسی بهینه سخت کننده طولی و محل مناسب نصب آن بر روی جان تیرورق تحت اثر هم زمان تنش های برشی و خمشی تعیین شود. همچنین روابط و نمودارهایی برای ابعاد و محل بهینه سخت کننده طولی ارایه شده است.

صفحه جسمی است دو بعدی که بعد ضخامت آن در مقایسه با دو بعد دیگر که بیانگر سطح می باشد بسیار کوچک است. در این تحقیق به لحاظ ارتباط موضوعی از ورق های مستطیل شکل و نازک با تکیه گاه های ساده استفاده شده است ، شرایط بارگذاری برش خالص می باشد. با پیشرفت علم سازه ، کاربرد وسیع ورق ها در سازه ها لزوم شناخت رفتار و بررسی آثار بارگذاری های مختلف روی المان های مختلف این نوع سازه ها نمایان شده است. استفاده بهینه از مصالح ، کاهش وزن و استفاده از تمامی مقاومت مصالح کاربرد صفحات جدار نازک را به صورت وسیعی در سازه هایی مانند تیر ورق ها ، دیوار برشی ، پانلهای برشی و … افزایش داده است. رفتاردو محوره ورق ها و تقسیم بندی های متنوع آنها از نظر شکل، ضخامت، تغییر شکل، نوع بارگذاری و نوع شرایط تکیه گاهی فضای کافی را برای تحقیق و مطالعه در مورد صفحات را فراهم می کند. به پانلهایی که در معرض برش خالص قرار دارند پانل برشی گفته می شود. با بررسی رفتار این پانلها می توان به خوبی با رفتار سازه هایی که از پانلهای برشی متعدد تشکیل شده اند آشنا شد و به تجزیه و تحلیل این سازه ها پرداخت . بطور نمونه جان تیر ورق ها ، بدنه کشتی ، بدنه هواپیما و همچنین دیوار برشی فولادی از این پانلها تشکیل شده اند. صفحات مسطحی که در معرض برش خالص قرار دارند از لحاظ تئوری بار کمانش مشخصی دارند و بار نهایی آنها نیز با استفاده از فرمولهای ریاضی با تقریب نسبتا خوبی بدست می آید. در عمل ممکن است این صفحات بنا به دلایل مختلف از قبیل جوشکاری ، خطای ساخت ، ضربه و موارد دیگر بطور کامل مسطح نبوده و دستخوش تغییر شکلهای اولیه¬ شوند. این تغییر شکلهای اولیه ( imperfections ) روی بار کمانشی، بار نهایی و همچنین شکل پذیری و میزان جذب انرژی اثر می گذارد. برای بررسی اثر انحنای اولیه بر رفتار صفحات، بدلیل پیچیده شدن فرمول های ریاضی و طولانی تر شدن حل مسئله به ناچار باید از روش های آزمایشگاهی یا عددی استفاده نمود. روش آزمایشگاهی بدلیل داشتن هزینه نسبتا بالا کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه استفاده از روشهای عددی بسیار مناسب می باشد و اگر بطور مناسب از این روش¬ها استفاده شود می توان به جوابهای قابل قبولی دست یافت .

در ادبیات موجود تحلیل و طراحی تیر ورقها، تئوری های متنوع و گاه متضادی در خصوص نحوه شکست برشی تیر ورق ها وجود دارد. در این پروژه با استفاده از روش اجزا محدود، تیر ورق های فولادی با اندازه های واقعی مدل سازی و رفتار آنها از مراحل الاستیک خطی و غیر خطی تا پلاستیک و شکست، تحلیل و رفتار آنها بررسی شده اند. هدف از انجام این تحلیل های عددی غیر خطی الاستوپلاستیک، تعیین چگونگی، زمان و مکان تشکیل مفاصل پلاستیکی که در آزمایش های تجربی مشاهده می گردند می باشد. در این تحقیق نشان داده شد که پانل های برشی به تنهایی نمایانگر تیر ورق های واقعی نیم باشند و مکانیزم شکست برشی آنها را به درستی نشان نمی دهند. در ادامه با استفاده از مدل سازی تیر ورق ها در چند دهنه متفاوت نشان داده شد که مفصل های پلاستیک برشی فقط در پانل های انتهایی تیر ورق و به دلیل تغییر شکل های برشی تشکیل می شوند. سپس وضعیت تنش ها در دو سمت تیر ورق در طول بارگذاری مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که برخلاف تصور موجود که تنش های فشار در مرکز تیرورق پس از کمانش افزایش پیدا نمی کنند، این تنش ها در هر دو سمت تیرورق افزایش می یابند. در مرحله بعد، زاویه میدان کششی تشکیل شده پس از کمانش مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که زاویه تابیدگی ایجاد شده در ورق جان تقریبا همان زاویه تنش های اصلی می باشد و این زاویه با مقادیر پیشنهاد شده در تئوری های مختلف مقایسه گردید و نشان داده شد که زاویه های به دست آمده از آنالیزهای عددی بین زاویه تعریف شده توسط پورتز و زاویه 45 قرار دارند و نتایج بدست آمده از رابطه هوگلند بسیار کمتر از نتایج آنالیزهای عددی می باشد. در نهایت مقاومت نهایی و محل تشکیل مفصل پلاستیک بدست آمده از نتایج محاسبات عددی با نتایج تئوری های مختلف و آیین نامه های مبتنی بر آنان مقایسه گردید و نشان داده شد که تئوری باسلر و آیین نامه های منطبق بر آنان و تئوری هوگلند بهترین همخوانی را با نتایج محاسبات عددی دارند.

در مسیر راه ها و خطوط راه آهن کشور تعداد زیادی از پلهای طاقی سنگی با دهانه ها مختلف ساخته شده است که بیشتر آنها بیش از پنجاه سال که تحت سرویس بوده و عملکرد خوبی از خود شنان داده اند. بسیاری از این پلها برای زلزله طراحی نشده اند فلذا ارزیابی آسیب پذیری و بررسی عملکرد آنها از اولویت خاصی برخوردار است. مصالح بنایی رفتاری ضعیفی در کشش دانسته و عملکرد نهایی و مکانیزم خرابی سازه تا حد بسیار زیادی منوط به این رفتار می باشد. در این پایاننامه سعی بر مدلسازی اجزای محدود این گونه از پلها شده که با در نظر گرفتن پارامترهای مدلسازی مراحل مدلسازی با جزئیات مربوطه و المان بکار رفته و رفتار مصالح و اندرکنش خاک و سازه مدلسازی انجام گرفته و سپس نتایج مدلسازی در مقایسه با بارگذاری خرابی پل ...کالیبره شده است و صحت مدلسازی به روش ذکر شده مورد ارزیابی قرار گرفته که از دقت بالایی برخوردار بوده است.نظر به اهمیت عملکرد سازه در هنگام سرویس به بررسی رفتار مدلهای مطالعاتی تحت بار قائم بهره برداری پرداخته شده و پس از تعیین بحرانی ترین حالت بارگذاری سطوح تنشها و تغییر مکان ها کنترل شده است. سپس به جهت بررسی آنالیز استانیکی غیر خطی روشه های مختلف بارگذاری جانبی بر سازه مورد بررسی قرار گرفته و حالت بار گذاری شتاب استاتیکی افزاینده جانبی به عنوان بهترین حالت بارگذاری معرفی شده است. سپس منحنی ظرفیت سازه رسم شده و سطوح خرابی و گسترش مفاصل حین بارگذاری جانبی بررسی شده است. اثرات خاکریز بر منحنی ظرفیت سازه مورد بررسی قرار گرفته و سپس با توجه به مفاهیم روش ارزیابی عملکرد و آیین نامه و مراجع ذکر شده سطوح عملکرد با توجه به سطح آسیب و میزان شکل پذیری پیشنهاد می شود به منظور بررسی رفتار دینامیکی سازه و سطح شتاب وارده بر آن و اثرات محیطی خاک اطراف قوس آنالیز تاریخچه زمانی در حالات مختلف رفتاری مصالح صوص و خاکریز انجام شده و در نهایت نیز مدلهای مطالعاتی بهسازی شده و ظرفیت سازه بهسازی شده با حالت قبل مقایسه شده و سطوح تنش و تغییر مکانها کنترل و ارزیابی شده است.