طراحی کمانشی پل های قوسی مهارشده فولادی
چکیده
رفتار سازهای پلهای قوسی مهارشده فولادی با وارد شدن یک نیروی فشاری بزرگ تعیین میشود. در نتیجه، قوسهای فولادی لاغر علاوه بر کمانش خارج از صفحه به میزان زیادی به کمانش داخل صفحه نیز حساس هستند. در حال حاضر، هیچ منحنی کمانش خاصی برای کمانش خارج از صفحه برای المانهای قوسدار یا غیرخطی در آیین نامههای بینالمللی و روشهای محاسباتی موجود نیست. بنابراین، منحنیهای کمانش برای ستونهای مستقیم، همانطور که توسط ECCS تعیین شدهاند، استفاده میشوند که منجر به ارزیابیهای ناصحیح قابل توجه بار کمانش بحرانی برای پلهای قوسی میشود.
این مقاله دو روش محاسباتی عملی طراحی برای رفتار کمانشی پلهای قوسی فولادی لاغر را ارائه میکند. اولین روش از روش محاسباتی یوروکد پیروی میکند، ولی هدفش برخی روابط تجربی الحاق شده برای طول کمانش قوسها است. این مورد اجازه ارائه بهتر سختی خارج از صفحه مقطع عرضی کمان و مهاربندی های باد میان هر دو قوس را میدهد.
به علاوه روش دومی نیز بر اساس استفاده از مدلهای اجزای محدود ساده سازی شده برای تعیین لاغری نسبی سازه پیشنهاد میشود. هر دو روش با استفاده از نتایج مدلهای اجزای محدود سه بعدی با تفصیل زیاد اعتبارسنجی شدهاند. مدلهای اجزای محدود چند پل قوسی مهارشده ایجاد شدند. این مدلها شامل تغییرات طول پل، ابعاد مقطع عرضی قوس، شرایط مرزی و نوع بار هستند. جمعبندی محاسبات این است که برای هر دو روش پیشنهادی یک منحنی کمانش بالاتر نسبت به پیشنهاد آییننامه را میتوان مورد استفاده قرار داد که بنابراین طراحی پل لاغرتری را نتیجه میدهد.
- مقدمه
اساس رفتار قوس های مهارشده بر پایه این واقعیت است که یک نیروی فشاری بزرگ در سطح مقطع قوس ایجاد شود. به همین دلیل، قوس های فولادی به طور خاص می توانند به میزان زیادی به پدیده کمانش خارج از صفحه حساس باشند. هرچند، هیچ روش محاسباتی واضح و با مقبولیت عمومی برای تخمین عددی این مساله پایداری وجود ندارد. از یک طرف، مقاومت کمانش یک پل قوسی مهارشده فولادی را می توان با درنظرگرفتن رفتار الاستیک-پلاستیک غیرخطی محاسبه نمود. چون نواقص پل ها به میزان زیادی بر رفتار غیرخطی اثر می گذارند و لازم است این نواقص هندسی پیش از شروع تحلیل شناسایی شوند. از طرف دیگر، محاسبه ای خطی که ضریب کمانش الاستیکی برای نیروی فشاری را نتیجه می دهد، می توان انجام داد. یک ضریب افزایشی برای تنش های رخ داده را می توان بر اساس این محاسبه، با استفاده از یک منحنی کمانش متناسب، یافت همانطور که برای تیرهای مستقیم در 1-3 گفته شده است. در این مورد نیز نواقص قوس باید پیش از اقدام شناخته شوند. هرچند نواقص در پل های قوسی فولادی لاغر به موارد یک تیر یا ستون مستقیم ارتباطی ندارد که آن را اساسا غیرممکن یا حداقل بالای ایمنی، برای استفاده از منحنی های کمانش استاندارد به دست آمده برای تیرهای مستقیم واقع می سازد.
چون نواقص پل های قوسی نسبت به آنچه می توان برای اعضای مستقیم انتظار داشت کوچکتر هستند، هر جزء پل در صورت تعیین بار کمانش مهم می شود و ممکن است بر نتایج شبیه سازی های عددی تاثیر بگذارند. بنابراین، همه جزئیات، مانند دیافراگم ها، ورق های اتصال، عرشه پل با ورق عمودی، سیستم های حمل بار و فنرهای قوس، با روشی بسیار دقیق برای محاسبات که اساس این مقاله تحقیقی هستند، مدل سازی می شوند.
در مقایسه، در دسترس ترین تحقیق روی اجزای کوچکتر این مساله کلی یا بر روی ساده سازی وضعیت تمرکز کرده است. مطالعات اولیه توسط پی و تراهایر بر روی کمانش غیرالاستیک قوس ها تحت فشار یکنواخت و خمش یکنواخت به طور جداگانه و برای درک بهتر زمینه رفتار کمانش متمرکز شد. هرچند وضعیت بار واقعی بسیار پیچیده تر است. علاوه بر این تحقیقات بین المللی زیادی روی پایداری خارج از صفحه مقاطع عرضی I شکل فولاد خمیده نورد شده متمرکز شده اند. این نتایج به طور مشخص مرتبط هستد ولی تا حدودی در مقایسه با نمونه مقاطع قوطی برای پل های قوسی فولادی، در عبارتهای مشخصه های سختی خارج از صفحه و توزیع های تنش پسماند تفاوت خواهند داشت. برخی از تحقیقات موجود بر مقاطع قوطی تمرکز کرده اند، مانند مانزانارس جاپن و سانچز-باربودو، ولی همچنان شرایط مرزی در تکیه گاه های قوس ها تفسیری نظری دارند. بنابراین کمک خاص این تحقیق در این مقاله آن است که یک وضعیت واقع بینانه از یک قوس با سخت کننده ها، بارهای وارد شده و شرایط مرزی واقعی را مدل می کند. فقط از جدیدترین روند تحقیق در این زمینه، اثر گرادیان های دما روی کمانش قوس صرف نظر شده است.
این متن گوشه ای ازمقاله طراحی کمانشی پل های قوسی مهارشده فولادی میباشد.
این مقاله ترجمه شده Buckling design of steel tied-arch bridges
میباشد
تعداد صفحات ترجمه شده: 22
موسسه پژوهشی ایران تحقیق
طراحی کمانشی پل های قوسی مهارشده فولادی
