ارزيابي تاثير درصد صلبيت اتصال بر توزيع برش قائم مقطع تير در اتصالات تيرهاي I شكل فولادي با توجه به طول دهانه تير

Evaluation of the connection rigidity on the vertical shear distribution at beam section in steel I shaped beams according to the beam span length

اين مقاله به برآورد تاثير درصد صلبيت اتصالات در تيرهاي I شكل فولادي با طول دهانه‌هاي مختلف بر روي توزيع نيرو و تنش برشي قائم در بال و جان تير در مقطع اتصال در مقايسه با فرضيات كلاسيك توزيع تنش مي‌پردازد. در اين راستا 72 مدل تير با اتصالات با درصد صلبيتهاي متفاوت تحت بار متمركز در وسط دهانه جهت انجام مطالعه پارامتريك در نرم‌افزار اجزامحدود ANSYS Workbench ساخته و بر روي همه آنها تحليل استاتيكي خطي انجام شد. پارامترهاي متغير در اين مدلها عبارتند از درصد صلبيت اتصال درقالب تغيير ضخامت ورقهاي انتهايي(از7 تا 30 ميليمتر)، طول دهانه تير، وجود و يا عدم وجود تقيد بين بال و جان تير در ناحيه اتصال و وجود يا عدم وجود اثرات كرنشهاي جانبي. مطالعات انجام شده در درجه اول نشان دادند كه در اثر شرايط مرزي حاكم توزيع تنش برشي قائم در مقطع اتصال در اتصالات با درجات صلبيت متفاوت، بسيار با آنچه كه در روابط كلاسيك تئوري تيرها ذكر شده فاصله دارد و عملا روابط آيين‌نامه‌هاي كنوني كه فقط جان را در تمامي طول تير مسول تحمل برش قائم و بالها را مسول تحمل لنگر ميدانند، با آنچه در واقعيت رخ ميدهد فاصله دارند. همچنين مطالعات نشان دادند كه سهم بالها و جان تير در مقطع اتصال از نيروي برش قائم مقطع شديدا متاثر از درصد صلبيت اتصال و طول دهانه تير است. از طرفي نتايج بيانگر اين واقعيت بودند كه از بين پارامترهاي موردنظر، تقيد بوجود آمده بين بال و جان تير در تمامي مدلها عمده‌ترين پارامتر در فاصله گرفتن نتايج كلاسيك از واقعيت توزيع تنش و نيرو در مقطع اتصال تيرهاي I شكل هستند و از بين بردن اين تقيد در اجرا ميتواند بعنوان ايده‌اي در بهبود عملكرد اتصالات مدنظر قرارگيرد.

This paper evaluates the effect of I-shaped beams connection rigidity with different span length on vertical force and shear stress distribution in beam flanges and web at connection section in comparison with classical theory of stress distribution. Accordingly, 72 models with different connection rigidity under concentrated static load in mid span have been made for doing parametric study in ANSYS Workbench finite element software. The linear static analysis was done on all constructed models. Variable parameters in these research for parametric study include of connection rigidity in the case of change in the end plate thickness (from 7 to 30 mm), beam span length, restraint or no restraint between beam web and flange and the presence or absence of Poisson’s effects. Performed studies have shown that that vertical shear stress distribution in beam to column connection section with moment connection differs a lot from what is stated in mechanics of materials equations. Practically the available equations in regulations which state that web receives the entire vertical shear and ignore the contribution of flanges are not reliable. Studies also showed that the contribution of the flanges and web at connecting section from vertical shear force strongly affected by the connection rigidity and the beam span length. On the other side, the results express this fact that among desired parameters the existence of restraint between flanges and web in all models is the most important parameter in the differences between the classical and real results and elimination of this parameter in structures can be considered as an idea to improve the performance of the modern connections.