بررسی اثر بازشوی جان بر رفتار تیرورقهای جعبه ای

یکی از پر کاربرد ترین مقاطع در ساخت پلهای فلزی تیر ورقهای جعبه ای می باشند. به منظور عبور تاسیسات، انجام بازبینی های دوره ای و یا جهت تعمیر و نگهداری نیاز است که بازشوهایی در طول تیرورق تعبیه شود. وجود بازشو اثرات منفی در ظرفیت تیرورق ها ایجاد می نمایند. در این پایان نامه اثر بازشوی جان بر رفتار تیرورق های جعبه ای مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور 120 تیرورق در نرم افزار abaqus تحت آنالیز غیرخطی استاتیکی قرار گرفته اند. جهت انجام آنالیز غیرخطی از الگوریتم riks که توانایی پیش بینی رفتار سازه پس از کمانش را دارد استفاده شده است. آنالیز های انجام شده بر پایه روش عددی المان محدود می باشد. در نتیجه ابتدا به منظور تعیین تعداد المان های بهینه آنالیز حساسیت مش بر روی یک نمونه انجام شده است. پس از تعیین مش بندی مناسب جهت انجام یک مطالعه جامع پارامترهایی از قبیل محل بازشو، لاغری جان، نسبت طول دهانه به ارتفاع مقطع و ابعاد بازشو به عنوان متغیر در نظر گرفته شدند. بدین ترتیب بازشوها در وسط، 4/1 طول دهانه یا انتهای دهانه تعبیه شدند. شکل بازشوها به صورت دایروی و قطر آنها 1000، 500 و 375 میلی متر در نظر گرفته شد. نسبت لاغری جان معادل 150، 200 و 250 و نسبت طول دهانه به ارتفاع مقطع 5، 9، 13 و 17 نیز به صورت متغیر لحاظ شده اند. جهت انجام صحت سنجی، نتایج حاصله با ضوابط موجود در آیین نامه آشتو مقایسه شده اند.. بر اساس نتایج حاصله بازشوهای 500 و 375 میلی متری تاثیر چشم گیری بر ظرفیت نهایی تیرورق ها ندارند به طوری که به طور میانگین حدود یک درصد ظرفیت تیرورق را کاهش می دهد. در مورد بازشوهای 1000 میلی متری کاهش ظرفیت مقطع به طور میانگین حدود ده درصد است و در بدترین حالت ها تعبیه چنین بازشویی ظرفیت مقطع را به نصف کاهش می دهد و حتی موجب تغییر رفتار گسیختگی نمونه ها از حالت خمشی به برشی نیز می گردد. در خصوص محل بازشو می توان چنین اظهار داشت که با توجه به اینکه بازشو ها در جان مقطع می باشند به نظر می رسد که بهترین محل برای تعبیه بازشو محل لنگر حداکثر یا همان وسط دهانه است. اما نتایج این مطالعه نشان می دهد، محل خمش حداکثر منطقه ی مناسبی برای ایجاد بازشو در جان نمی باشد زیرا در این حالت کاهش ظرفیتی بین 1 تا 25% در تیرورق به وجود می آید. ایجاد بازشو در ناحیه برش حداکثر یا محل تکیه گاه نیز موجب می شود که تیرورق قبل از این که دچار گسیختگی خمشی شود با نیروی کمتری دچار گسیختگی برشی گردد. در این حالت ظرفیت تیرورق به شدت کم می شود بطوریکه در مواردی به نصف تقلیل می یابد. بهترین محل تعبیه بازشو 4/1 طول دهانه ی تیر است که برش و لنگر بیشینه نمی باشند. در این حالت حداکثر کاهش ظرفیت در حدود 10% است که فقط در 2% نمونه های مورد بررسی مشاهده شده است در بقیه حالات کاهش ظرفیت چشم گیر نمی باشد.