شماره ركورد
25788
شماره راهنما
CIV2 241
عنوان
تحليل اجزا محدود تير مركب فولادي- بتني با دال پيش ساخته و برشگيرهاي پيچي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران - سازه
دانشكده
مهندسي عمران و حمل و نقل
تاريخ دفاع
1404/11/28
صفحه شمار
106 ص .
استاد راهنما
عبدالرضا عطائي , سيد مهدي زندي
كليدواژه فارسي
سازههاي مركب , رفتار سازهاي , تحليل پارامتريك , توسعه پايدار , بازيافت سازه
چكيده فارسي
پژوهش حاضر به بررسي استفاده از برشگيرهاي پيچي بهعنوان جايگزيني براي اتصالات جوشي در تيرهاي مركب متشكل از دال بتني و تير فولادي ميپردازد. اين نوع اتصال، با فراهم كردن امكان جداسازي اجزاي سازهاي، علاوه بر ارتقاي پايداري زيستمحيطي و قابليت بازيافت، بهبود عملكرد برشي و رفتار مطلوبتري در برابر بارهاي استاتيكي از خود نشان ميدهد. نتايج نشان ميدهد كه استفاده از برشگيرهاي پيچي ميتواند منجر به افزايش ظرفيت باربري، كاهش زمان و هزينههاي ساخت، و ارتقاي كيفيت اجراي سازههاي مركب گردد. بر اين اساس، اين روش بهعنوان رويكردي نوين و مؤثر در طراحي و اجراي سازههاي مركب پيشنهاد ميشود.
فرآيند پژوهش با مدلسازي عددي نمونهها در نرمافزار آباكوس، بر اساس دادههاي آزمايشگاهي معتبر آغاز شد. پس از صحتسنجي مدلها، يك تحليل پارامتريك گسترده با هدف بررسي تأثير عواملي نظير درصد آرماتور، ضخامت و مقاومت فشاري دال بتني پيشساخته و همچنين مشخصات مكانيكي و هندسي متغيرها انجام گرفت. همچنين استفاده از مدل سادهشده با برشگيرهاي فنري، ضمن حفظ دقت قابل قبول، امكان انجام تحليلهاي گسترده با هزينه محاسباتي كمتر را فراهم كرد.
نتايج بيانگر آن است كه مقاومت و مشخصات مقطع فولادي تير، ضخامت دال بتني و قطر، مقاومت و فاصله برشگيرها بيشترين تأثير را بر سختي و ظرفيت خمشي تيرهاي مركب دارند و رفتار خمشي تيرهاي مركب عمدتاً تحت تأثير ضخامت دال، مشخصات برشگيرها و رده فولاد است. افزايش ضخامت دال تا 250 ميليمتر موجب رشد حدود 40 درصدي ظرفيت و بهبود سختي ميشود. برشگيرهاي با قطر بيشتر و آرايش مناسب، عملكرد مركب و شكلپذيري را ارتقا ميدهند، در حاليكه كاهش تعداد آنها ظرفيت را كاهش ميدهد. افزايش رده فولاد نيز مقاومت را بهطور قابلتوجهي افزايش داده بطوري كه افزايش رده فولاد از S235 به S690 موجب رشد حدود 150 درصدي ظرفيت نهايي ميشود، بررسي تغيير مقطع تير فولادي نشان داد كه با قويتر شدن مقطع فولادي شكل پذيري و ظرفيت جذب انرژي همچنين سختي و ظرفيت باربري افزايش مي بايد. در مقابل، افزايش مقاومت فشاري يا تغيير نوع بتن اثر نسبتاً ناچيزي بر ظرفيت باربري نهايي نشان داد و افزايش مقاومت فشاري بتن از 30 تا 60 مگاپاسكال تنها حدود 16 درصد افزايش در ظرفيت باربري نهايي ايجاد كرده است. بر اين اساس، بهينهسازي عملكرد تيرهاي مركب عمدتاً وابسته به طراحي مناسب عضو فولادي و اتصالات برشي ميباشد و در مجموع، دستيابي به عملكرد بهينه مستلزم انتخاب همزمان و متعادل اين پارامترها است.
كليدواژه لاتين
Composite structures , Structural behavior , Parametric analysis , Sustainable development , Structural recycling
عنوان لاتين
Finite element modeling of steel-concrete composite beam with prefabricated concrete slab and bolt shear connectors
گروه آموزشي
مهندسي عمران
چكيده لاتين
This research investigates the use of bolted shear connectors as an alternative to welded connections in composite beams comprising concrete slabs and steel beams. This type of connection, by enabling the separation of structural components, not only enhances environmental sustainability and recyclability but also demonstrates improved shear performance and more favorable behavior under static loads. The results indicate that employing bolted shear connectors can lead to an increase in load-bearing capacity, a reduction in construction time and costs, and an overall improvement in the execution quality of composite structures. Consequently, this method is proposed as a novel and effective approach for the design and implementation of composite structures.
The research process commenced with the numerical modeling of specimens in Abaqus software, based on validated experimental data. Following the verification of the models, an extensive parametric analysis was conducted with the aim of examining the influence of factors such as reinforcement percentage, thickness and compressive strength of the precast concrete slab, as well as the mechanical and geometrical properties of the variables. Furthermore, the use of a simplified model with spring shear connectors, while maintaining acceptable accuracy, facilitated broader analyses at a lower computational cost.
The results indicate that the strength and section properties of the steel beam, the thickness of the concrete slab, and the diameter, strength, and spacing of the shear connectors have the most significant impact on the stiffness and flexural capacity of composite beams, and the flexural behavior of composite beams is predominantly influenced by slab thickness, shear connector characteristics, and steel grade. An increase in slab thickness up to 250 mm leads to approximately a 40% increase in capacity and an improvement in stiffness. Shear connectors with larger diameters and appropriate arrangements enhance composite action and ductility, whereas a reduction in their number decreases the capacity. An increase in steel grade also significantly raises the strength; for instance, increasing the steel grade from S235 to S690 results in an approximate 150% increase in ultimate capacity. Examination of the steel beam’s cross-section modification showed that strengthening the steel section improves ductility, energy absorption capacity, as well as stiffness and load-bearing capacity. In contrast, increasing the compressive strength or changing the concrete type showed a relatively minor effect on the ultimate load-bearing capacity; an increase in concrete compressive strength from 30 to 60 MPa generated only about a 16% increase in final load-bearing capacity. Based on these findings, the optimization of composite beam performance is primarily dependent on the appropriate design of the steel member and shear connections, and overall, achieving optimal performance necessitates the simultaneous and balanced selection of these parameters.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
158393
نويسنده