مطالعه عددی رفتار تیرورقهای فولادی تقویت شده با CFRP تحت کمانش اعوجاجی

تیرورق های فولادی به عنوان اعضایی کلیدی در سازه های فولادی، به ویژه در پل ها، سوله ها و ساختمان های مرتفع، به دلیل مقاومت بالا و وزن نسبتا کم کاربرد گسترده ای دارند. یکی از مهم ترین چالش های طراحی تیرورق ها، پدیده ی کمانش است که می تواند به صورت کلی، موضعی جانبی - پیچشی یا اعوجاجی رخ دهد. در میان انواع کمانش، کمانش اعوجاجی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا در این حالت مقطع تیر علاوه بر تغییر شکل موضعی دچار دوران نسبی اجزا و اعوجاج کلی در هندسه مقطع می شود. از این رو بررسی دقیق کمانش اعوجاجی برای دستیابی به طراحی ایمن و بهینه ی تیرورق های فولادی از موضوعات اساسی پژوهش های اخیر در حوزه ی پایداری سازه ها به شمار می رود. در سازه های فولادی استفاده از CFRP برای افزایش ظرفیت خمشی، جلوگیری از کمانش موضعی و بهبود رفتار پس کمانشی تیرها و ستون ها به ویژه در مقاطع نازک و تیرورق ها، نتایج بسیار موثری نشان داده است. از این رو، به کارگیری CFRP به عنوان روشی کارآمد و سبک برای ارتقای عملکرد سازه های فولادی در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی مورد توجه ویژه پژوهشگران و مهندسان قرار گرفته است. بر اساس مطالعات ادبیات فنی گذشته مشاهده شد که مطالعات اندکی در زمینه تقویت تیرورق های فولادی با CFRP در حالتی که کمانش اعوجاجی رخ می دهد انجام گرفته است. لذا در این مطالعه ۵ نمونه تیرورق فولادی که با CFRP تقویت شده بودند تحت مطالعه عددی قرار گرفت. در این نمونه ها مصالح کامپوزیتی در طول های مختلف در قسمت بال تیرورق ها نصب و مورد بارگذاری واقع گردید. در این مطالعه معلوم شد که استفاده از ورق های تقویتی CFRP سبب تغییر شکل های اعوجاجی نمونه ها و سبب افزایش مقاومت کمانشی و پس کمانشی آن ها می شود.

کلیدواژه ها:

تیرورق ، کمانش ، اعوجاجی ، خمش سه نقطه ای ، روش المان محدود