Shear failure characteristics of steel plate girders

ABSTRACT

A number of full-scale plate girders are modeled and analyzed to determine their shear failure mechanism  characteristics. An objective of this numerical nonlinear large deflection elastoplastic finite element study is to clarify how, when, and why plastic hinges that emerge in experimental tests actually form. It is observed that shear-induced plastic hinges only develop in the end panels. These hinges are caused by the shear  deformations near supports and not due to bending stresses arising from tension fields. Also, a comparison between the ultimate capacity of various plate girders and different codes and theories is presented. Finally, it is shown that simple shear panels, in the form of detached plates, do not accurately represent the failure  mechanism of web plates.

INTRODUCTION

Plate girders are designed to support heavy loads over long spans such as building floors, bridges and  cranes; where standard rolled sections or compound girders are not answerable. Modern plate girders are, in general, fabricated by welding together two flanges, a web and a series of transverse stiffeners. Flanges resist applied moment, while web plates maintain the relative distance between flanges and resist shear. In most practical ranges, the induced shearing force is relatively lower than the normal flange forces. Therefore, to obtain a high strength to weight ratio, it is common to choose deep girders. This entails a deep web whose weight is minimized by reducing its thickness. Various forms of instabilities, such as shear buckling of web  plates, lateral-torsional buckling of girders, compression buckling of webs, flange-induced buckling of webs, and local buckling and crippling of webs are considered in design procedures. Due to the slenderness of web plates, they buckle at early stages of loading. Therefore, one important design aspect of plate girders is the shear buckling and failure of web elements. Webs are often reinforced with transverse and in some cases with longitudinal stiffeners to increase their buckling strength. A proper web design involves finding a combination of optimum plate thickness and stiffener spacing that renders economy in terms of material and fabrication cost.

چکیده

تعدادی از ستون های تمام صفحه مقیاس مدل سازی و تجزیه و تحلیل برای تعیین ویژگی های مکانیزم شکست برشی. هدف از این مطالعه عنصر محدود اکستنس انعطاف پذیر غیرخطی عددی، کشف چگونگی، چه زمانی و به همین دلیل است که لولای پلاستیکی که در آزمایش های آزمایشی ظاهر می شود، در واقع شکل می گیرد. مشاهده شده است که لولهای پلاستیکی ناشی از برش تنها در پانلهای انتهایی توسعه مییابند. این لولهای ناشی از تغییر شکلهای برش در نزدیکی پشتیبانی است و نه به علت تنش خمشی ناشی از میدانهای تنش. همچنين مقايسه ميان ظرفيت نهايي نوارهاي مختلف صفحات و کدها و نظريات مختلف ارائه شده است. در نهایت، نشان داده شده است که پانل های برشی ساده، به شکل صفحات جدا شده، دقیقا مکانیسم شکست صفحات وب را نشان نمی دهند.

مقدمه

ستون های پلی اتیلن برای حمایت از بارهای سنگین در طول های طولانی طراحی شده اند مانند کف ساختمان، پل ها و جرثقیل ها. جایی که بخش های استاندارد یا بخش های مرکب ناپیوسته پاسخگو نیستند. به طور کلی، دیوارهای بشقاب مدرن، با دویدن فلنج، یک وب و مجموعه ای از سفت کننده های عرضی، با هم جوش می شوند. فلنج مقاومت در برابر لحظه ای اعمال می شود، در حالی که صفحات وب فاصله نسبی بین فلنج ها و مقاومت در برابر برش را حفظ می کنند. در اکثر محدوده عملیاتی، نیروی برشی القا شده نسبتا پایین تر از نیروهای فلنج طبیعی است. بنابراین، برای به دست آوردن نسبت قدرت بالا به وزن، معمول است که انتخاب girders عمیق است. این مستلزم یک وبسایت عمیق است که وزن آن با کاهش ضخامت آن کمینه می شود. اشکال مختلف ناپایداری، از قبیل لرزش برش صفحات وب، خم شدن زاویه لبه جانبی، چسباندن فشرده سازی صفحات، خم شدن ورق های فلنج و خمیدگی های محلی و فلج شدن صفحات در روش های طراحی در نظر گرفته شده است. با توجه به انعطاف پذیری صفحات وب، آنها در مراحل اولیه بارگذاری قرار می گیرند. بنابراین، یکی از جنبه های مهم طراحی دیواره های بشقاب، خم شدن برش و شکست عناصر وب است. شبکه ها اغلب با عرضی و در بعضی موارد با سفت کننده های طولی تقویت می شوند تا قدرت لرزش خود را افزایش دهند. یک طراحی وب مناسب شامل پیدا کردن ترکیبی از ضخامت صفحات مطلوب و فاصله بین سخت افزار است که اقتصاد را از لحاظ هزینه تولید و مواد تشکیل می دهد.

Year: 2009

Publisher : ELSEVIER

By : M.M. Alinia , Maryam Shakiba, H.R. Habashi

File Information: English Language/ 9 Page / size: 632 KB

Download

سال : 1388

ناشر : ELSEVIER

کاری از : M.M. آلنیا، مریم شکیبا، ح. ر. حبشی

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 9 صفحه / حجم : KB 632

لینک دانلود