ظرفيت خمشي نهايي تير ورقهاي فولادي تحت اثر بروز ترك در حال جوش بال به جان

Ultimate Flexural Strength of Plate Girders Under the Effect of Weld Crack in Flange Toe

تيرورقها، به عنوان اعضاي مهم سازه‌اي براي پوشش دهانه‌هاي بزرگ خمشي، مورد استفاده قرار گرفته و از جوشكاري دو ورق بال و يك ورق جان به همراه تعدادي سخت‌كننده قايم و يا طولي براي جلوگيري از كمانش ورق جان ساخته مي‌شوند. به دليل اهميت زياد جوش بال به جان در رفتار سازه‌اي تيرورقها و امكان بوجود آمدن ترك در حين جوشكاري و يا پس از آن در اثر عوامل فيزيكي يا محيطي، در اين مقاله به بررسي تاثير ترك جوش بال به جان تيرورقها، در ظرفيت خمشي نهايي آنها پرداخته شده است. بدين منظور مدلهاي مختلف تحليلي با استفاده از نرم‌افزار المان محدود LUSAS، ساخته شده و مورد تحليل قرار گرفتند. در طراحي اين مدلها تمامي ضوابط آيين‌نامه مدرن AISC-LRFD، رعايت شده و اتصال بالها با جوش پيوسته و سراسري به جان تير ورق انجام شده است. براي مدلسازي تيرورق، از المان پوسته چهار ضلعي هشت گرهي استفاده شده و تحليل آنها به روش غير خطي هندسي و فيزيكي صورت گرفته است. براي حصول نتايج واقع بينانه‌تر، در قسمت مياني جان تيرورق يك ناكاملي اوليه 10 ميليمتري در نظر گرفته شد. رفتار فيزيكي مصالح نيز به صورت غير الاستيك چهار خطي فرض شده و از فولاد 40st، با تنش 2750 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع استفاده شد. بار وارده به صورت گسترده يكنواخت بر روي بال فوقاني اعمال شده و تكيه گاههاي دو طرف تير نيز مفصلي ثابت و متحرك مدل شد. با توجه به نتايج بدست آمده مشخص شد، وجود ترك در پانلهاي بحراني در اين نوع تيرورقها، حداكثر مي‌تواند 18 درصد ظرفيت خمشي نهايي را كاهش دهد.

The plate girders are used in important structural systems. The earlier design of plate girders was restricted to their critical bukling capacity. Experimental and theoretical studies show the plate girders with vertical stiffners can carry load over than their critical buckling loads and then in modern design codes is permitted to use post- buckling capacity of them. In this case the out- of- plane bending stresses is associated in web panel and then some fatigue cracks may appear under the effect of cyclic loading. In this paper the influence of cracks in weld toe of flange is investigated using nonlinear finite elament analysis of the models of vertically stiffened plate girders. The ultimate bending capacity of beams is estimated using the well know finite element code of LUSAS. The effect of crack length, ratio of web slenderness and crack location are investigated in this study. The ultimate capacity of such plate girders is calculated under initial geometric imperfections. The obtained results in this study show that cracks With length of 30 cm can reduce maximum 18% in ultimate bending capacity. Also the results are compared With the recommendations of the modern design code of ALSC- LRFD.