تحليل عددي برش بلوكي در ورق گاست اتصالات كششي تك و دوبل فولادي

Numerical Analysis of shear block in tension gusset plate connections

دقت در طراحي و اجراي اتصالات به عنوان عناصر واسط همانند عناصر اصلي ساختمان از اهميت ويژه‌اي برخوردار است و هرگونه ضعف در آنها مي تواند عواقب جبران ناپذيري را به دنبال داشته باشد. از اين ميان، اتصالات با استفاده از ورق گاست، يكي از انواع رايج اتصالات است كه بخصوص درقاب هاي مهاربندي شده از اهميت بالايي برخوردار است. برش بلوكي يك نوع مكانيسم شكست در اينگونه اتصالات است كه در اثر آن بخشي از قطعه يا بلوكي از مصالح اتصال در اثر تركيب نيروهاي كششي و برشي دچار شكست ميشوند. در تحقيق حاضر، مكانيسم برش بلوكي ورق گاست در اتصالات جوشي با نرم افزار اجزاي محدود ABAQUSو در نظر گرفتن اثرات غيرخطي بررسي گرديده است. همچنين، تاثير پارامترهاي اتصال نظير آرايش جوش ها، ضخامت ورق، طول ناحيه جوشكاري، وجود يا عدم وجود جوش عرضي و تك يا دوبل بودن قطعه كششي در رفتار اتصال مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد در هر دو دسته اتصالات تك و دوبل ميزان جوش طولي در رفتار اتصال بسيار حائز اهميت است به نحوي كه مي تواند مقاومت اتصال را قبل از تشكيل نواحي پلاستيك بهبود ببخشد. رفتار كلي اتصال در دو حالت وجود و عدم وجود جوش عرضي در ناحيه كششي بسيار نزديك به هم بوده و سطح نيروي متناظر با شروع جاري شدن در ورق اتصال نيز در دو اتصال تقريبا يكسان است. افزايش ضخامت ورق در اتصالات دوبل تأثير بيشتري در نيروي متناظر با جاري شدن ورق دارد در حالي كه تاثير ضخامت در حداكثر نيروي تحمل اتصال در دو حالت تقريبا مشابه بوده است.

Accuracy in the design and implementation of the connections as joint elements, similar to main building elements, is of importance and each type of defects in these elements could leads to irrecoverable consequences. In this regard, gusset plate connections are a common type of connections which are of significant importance especially in structures with bracing system. Block shear is failure mechanism in these connections by which a piece of part or a block of materials in the connection fails due to the combination of tensile and shear forces. In the current study, block shear mechanism of gusset plate in welded connections is investigated using finite element simulation by ABAQUS software considering the effects of both material and geometrical nonlinearity. Also, the Effects of connection’s parameters such as welds arrangement, plate thickness, weld region length, existence and absence of transverse weld and single or double type of tension part in the behaviour of connection are studied. Results are indicating that in both single and double connections, magnitude of longitudinal weld is mainly important in the way that it could improve the connection’s strength before the formation of plastic areas. The general behavior of the joint in the two states of presence and absence of transverse weld in the tensile region is very close to each other and the level of force corresponding to the start of yield in the joint plate is almost the same in both joints. Increasing the thickness of the sheet in double joints has a greater effect on the force corresponding to the yield of the sheet, while the effect of thickness on the maximum bearing force of the joint has been almost the same in both cases.