ظرفیت برشگیرهای نبشی-نبشی فولادی-نبشی آلیاژی-نبشی ساختمانی-قیمت نبشی-پروفیل

ظرفیت برشگیرهای نبشی

ظرفیت برشگیرهای نبشی در صنعت راه و ساختمان

چکیده:

دانش کنونی مهندسی در ارتباط با رفتار و ظرفیت برشگیرها بیشتر به اطلاعات مورد حاصل. از آزمایش‌های برون رانی و آزمایش تیر مختلط محدود می‌شود. با در نظر گیری این موضوع که آزمایش‌های عملی وقت‌گیر و هزینه‌بر است. تهیه مدلی کامپیوتری که بتواند رفتار و ظرفیت برشگیر را پیش‌بینی کند لازم و ضروری است. با توجه به این که تا کنون رفتار برشگیر نبشی مدفون در بتن به شکل جدی مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله یک مدل کامپیوتری به منظور تعیین ظرفیت برشی برشگیر نبشی تحت بارهای مونوتونیک ارائه گردید.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

برای این منظور، چند آزمایش برون رانی برشی در مورد برشگیر نبشی در نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی شد. نتایج مورد حاصل از مدل عناصر محدود با نتایج آزمایش‌های عملی مقایسه شد. این مقایسه نشان داد که مدل با تقریب خوبی می‌تواند نتایج آزمایش برون‌رانی نبشی را پیش‌بینی کند. با استفاده از مدل به دست آمده، یک مطالعه پارامتری بر روی برشگیر نبشی انجام گرفت.

در پایان با استفاده از نتایج مطالعه پارامتری انجامی و آزمایش‌های عملی موجود، رابطه‌ای برای پیش‌بینی ظرفیت برشگیر نبشی ارایه گردید

در این مقاله اثر پارامترهایی مانند مقاومت بتن، ارتفاع، ضخامت، عرض بال و طول برشگیر بر رفتار و ظرفیت برشگیر نبشی مورد بررسی قرار گرفت. و در ادامه به منظور کارایی بهتر برشگیر نبشی، رابطه‌ای برای محدود کردن طول برشگیر نبشی پیشنهاد شد.

1- مقدمه در سال‌های اخیر استفاده از سیستم‌های مختلط بتن و فولاد در پل‌سازی و صنعت رو به افزایش است. برای اینکه بتن و فولاد به صورت یکپارچه با هم کار کنند. باید اتصال برشی بین آنها برقرار شود. برای برقراری این اتصال از برشگیرهای مکانیکی استفاده می‌شود.

دانش کنونی مهندسی در مورد رفتار و ظرفیت برشگیرها به اطلاعات مورد حاصل از آزمایش‌های عملی محدود می‌شود. این آزمایش‌ها بیشتر شامل آزمایش برون رانی push-out و در موارد معدودی تیر مختلط composite beam می‌شود. با در نظر گیری این موضوع که آزمایش‌های عملی وقت‌گیر و هزینه‌بر است. تهیه مدلی کامپیوتری که بتواند رفتار و ظرفیت برشگیر را پیش‌بینی کند لازم و ضروری است.

تا کنون بیشتر مطالعات انجامی روی برشگیرهای گلمیخ و ناودانی است [1-7]. در سال 1987 یک مطالعه تجربی به وسیله‌ی یوکوتا و همکاران [8] روی انواع برشگیر از جمله نبشی شکل گرفت. با استفاده از نتایج آزمایش‌ها یک رابطه براساس ضخامت و طول برشگیر و مقاومت بتن برای پیش‌بینی مقاومت برشگیرها ارایه شد.

در سال 2011، مطالعاتی به وسیله‌ی سوتی و همکاران [9] روی رفتار برشگیر نبشی انجام گرفت. سوتی آزمایش تیر مختلطی را برای تعیین ظرفیت برشگیرها پیشنهاد کرد و با استفاده از آن مطالعاتی. روی برشگیر نبشی انجام و رابطه‌ای برای پیش‌بینی نیروی برشی بیشینه برشگیر نبشی ارایه داد. که تابع عرض، ارتفاع، نسبت ضخامت به ارتفاع برشگیر و مقاومت بتن است.

سوتی در سال 2013 [15] مطالعات قبلی خود را کامل و رابطه پیشنهادی برای پیش‌بینی نیروی برشی بیشینه برشگیر نبشی را اصلاح کرد. در سال 2012، شریعتی و همکاران [10] مطالعه‌ای روی رفتار برشگیرهای نبشی تحت بارهای مونوتونیک و سیکلیک انجام دادند.

همچنین شریعتی [11] در سال 2013، مقایسه‌ای بین رفتار برشگیر ناودانی و نبشی انجام داد. نتایج نشان داد که برشگیر نبشی ظرفیت و شکل‌پذیری کمتری نسبت به برشگیر ناودانی دارد. لیکن این مطالعات محدود بوده و تمامی اندازه‌های نبشی و پارامترهای مؤثر دیگر را در بر نمی‌گیرد.

با توجه به این که تا پیش از این ساخت مدل عناصر محدود در مورد آزمایش برون‌رانی برشگیر نبشی مدفون. در بتن ساده تحت بار استاتیکی انجام نشده است. در این مطالعه یک مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار آباکوس [12] برای شبیه‌سازی آزمایش مورد بیان در مورد برشگیر نبشی، شکل می‌گیرد. نتایج حاصل از مدل کامپیوتری با نتایج آزمایش‌های عملی مقایسه می‌شود.

یک مطالعه پارامتری به منظور ارزیابی اثر پارامترهای مختلف روی رفتار و ظرفیت برشگیر انجام. و در پایان با استفاده از نتایج مطالعه پارامتری رابطه‌ای برای پیش‌بینی ظرفیت برشگیر نبشی ارایه می‌شود.

2- مدل‌سازی

برای مدل‌سازی آزمایش برون‌رانی برشی از نرم‌افزار آباکوس استفاده گردید. این نرم‌افزار قبلیت تحلیل‌های غیر خطی سه بعدی را با روش عناصر محدود دارد.

1-2-ساخت مدل هندسی

به منظر به دست آوری جواب‌های دقیق از مدل عناصر محدود، باید تمام اجزای اتصال برشی به درستی مدل شوند. این مدل دارای چهار بخش بلوک بتنی، تیر فولادی، برشگیر و تکیه‌گاه صلب است. در شکل1 (الف) کل نمونه در آزمایش برون‌رانی نشان داده شده است. با توجه به تقارن نمونه تنها یک چهارم نمونه مطابق شکل1 (ب) مدل می‌شود.

شکل1 نمایی از نمونه آزمایش برون رانی. شکل 1 (الف): نمایی از کل نمونه آزمایش برون‌رانی. شکل1 (ب) یک چهارم نمونه آزمایش برون‌رانی.

در این مطالعه چسبندگی بین بتن و فولاد مدل نشده است. بر اساس پژوهشی که نگوین و همکاران [3] انجام دادند لایه چسبنده روی سختی اولیه نمونه اثر می‌گذارد. ولی روی ظرفیت نهایی و تغییر شکل بیشینه که در این مطالعه مورد نظر است اثر قابل توجهی نمی‌گذارد. در صورتی که زمان تحلیل را طولانی‌تر می‌کند. بنابراین در این پژوهش از مدل کردن چسبندگی بین بتن و فولاد چشم‌پوشی شده است.

2-2-مش‌بند

2-2-مش‌بندی

برای مش‌بندی نمونه از المان‌های C3D8R بکارگیری شد. این نوع المان یک المان سه بعدی شش وجهی خطی با 8 گره و با سختی کاهش یافت. در مواردی که بر اثر پیچیدگی تنش‌ها، ممکن است مشکل قفل شدگی برشی بر المان‌های C3D8 اتفاق بیافتد. از این المان استفاده می‌شود.برای تحلیل‌های غیر خطی سه بعدی شامل مسائل تماسی، تغییر شکل‌های بزرگ و مسائل شکست کاربرد دارد.

برای مش‌بندی جسم صلب، از المان‌های ویژه جسم صلب R3D4 بکارگیری شد. به منظور کاهش زمان تحلیل از مش‌های درشت برای مش‌بندی کلی و جهت نیل به جواب‌های دقیق. از مش ریز در قسمت تماس برشگیر و بتن که تمرکز تنش وجود دارد و شکست از آن قسمت اتفاق می‌افتد، بکارگیری شد.

۳-۲-تماس

چگونگی برهم کنش اعضا بسیار مهم است و تأثیر زیادی در نتایج دارد. در تماس بین برشگیر و بتن در عمل، تنها نیروی فشاری بین برشگیر و بتن منتقل می‌شود. و به محض ایجاد نیروی کششی دو سطح از یکدیگر جدا می‌شوند. بنابراین در مدلسازی باید از رفتار تماسی استفاده شود که بتواند این رفتار را مدل کند.

در این مدل از تماس سطح به سطح surface to surface بین بلوک بتنی و برشگیر مورد استفاده قرار گرفت. تمام سطوح برشگیر که در تماس با بتن است با استفاده از این نوع تماس به سطوح بلوک بتنی ارتباط دهی شدند. مشخصات تماس به شکلی تعریف گردید که توانایی انتقال نیروی افقی و عمودی بین سطوح را دارد. تماس عمودی از نوع سخت hard contact تعریف گردید که این نوع تماس اجازه فرو رفتن سطوح در یکدیگر را نمی‌دهد. تماس افقی به صورت پنالتی penalty با ضریب اصطکاک 0/2 و سطوح بلوک بتنی به عنوان سطح اصلی تعریف master گردید.

در عمل برای کاهش آثار اصطکاک بین بتن و تیر فولادی سطح بال تیر فولادی. که در تماس با بتن است را به روغن آغشته می‌کنند. بنابراین سطح بین بتن و تیر فولادی از نوع بدون اصطکاک frictionless با تماس عمودی از نوع سخت است.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

سطح تیر فولادی به عنوان سطح اصلی تعریف گردید.. برای جلوگیری از لغزش تیر فولادی و برشگیر، گره‌های سطح برشگیر در تماس با تیر فولادی. به وسیله‌ی قید Tie کاملاً به تیر فولادی متصل شده‌اند. که اتصال جوشی بین برشگیر و تیر را شبیه‌سازی می‌کند. تماس بین بلوک بتنی و تکیه‌گاه صلب مانند تماس برشگیر و بلوک بتنی است. با این تفاوت که ضریب اصطکاک آن مطابق کار نگوین و همکاران [3] 0/25 مد نظر قرار گرفت..

4-2-بارگذاری و شرایط مرزی

در این مطالعه بار به صورت تغییر مکان به میزان 10 میلی‌متر رو به پایین به سطح بالای تیر فولادی وارد می‌شود. بار به صورت خطی از صفر تا مقدار بیشینه بیشتر در طول 20 ثانیه افزایش پیدا می‌یابد. به دلیل تقارن symmetric نمونه، شرایط مرزی تقارن در صفحه عمود بر محور Z اعمال گردید.. که در اثر آن تغییر مکان در راستای محور Z و چرخش حول محورهای X و Y بسته شده است.

همچنین شرایط مرزی تقارن، در صفحه عمود بر محور X اعمال گردید. که در اثر آن تغییر مکان در راستای محور X و چرخش‌ها حول محور Z و Y بسته شده است. در مورد تکیه‌گاه صلب فرضی که در هیچ یک از نقاط آن حرکتی وجود ندارد. این تمام درجات آزادی نقطه مرجع reference node آن بسته شده است.

5-2- تعیین نوع تحلیل

در این مطالعه یک تحلیل غیر خطی استاتیکی مورد نظر است و تنها یک Step تعریف گردید. که از نوع Static General است و آثار غیر خطی هندسه که مربوط به تغییر شکل‌های بزرگ است مد نظر قرار گرفت.

در این تحلیل بارگذاری به صورت استاتیکی صورت پذیرفت. بار به صورت تغییر مکان 10mm در بازه زمانی 20 ثانیه اعمال می‌شود. بنابر این بازه زمانی Step تعریف شده 20 ثانیه است. بار در این 20 ثانیه به صورت خطی افزایش می‌یابد. تا به میزان بیشینه خود برسد.

6-2-تعریف مواد

1-6-2-تعریف ویژگی‌های مکانیکی فولاد

رابطه تنش-کرنش فولاد مشابه کار ملکی و همکاران [1] به وسیله‌ی منحنی دو خطی نشان دهی شد و در شکل 2 مدل گردید. رفتار فولاد در کشش و فشار مشابه فرض شده است. در این پژوهش مدل الاستیسیته فولاد 208GPa، نسبت پویسان و چگالی آن 0.3 و 7800kg/m³ است.

2-6-2-تعریف ویژگی‌های مکانیکی بتن

برای مدلینگ بتن از مدل خرابی پلاستیک بتن concrete damaged plasticity model (CDP) موجود در آباکوس استفاده گردید. این مدل بر پایه دو ساز و کار خرابی ترک کششی و خرد شدن بتن در فشار است. و برای مدل کردن موادی که رفتار کششی و فشاری آنها متفاوت است، مناسب است.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

1-2-6-2-ویژگی‌های الاستیک بتن

مدل یانگ اولیه از رابطه داده شده در EC2 [13]، رابطه (1)، به دست آورده شده است. نسبت پویسان بتن برابر 0/2 و چگالی بتن معمولی برابر 2400km/m³ مد نظر قرار گرفت..

که در آن E_cm به حسب گیگا پاسکال f_ck بر حسب مگا پاسکال است. f_ck مقاومت فشار استوانه بتنی و f_cu مقاومت فشاری نمونه مکعبی شکل (f _ck≈0.8f _cu) است.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

2-2-6-2-پارامترهای پلاستیک بتن

در این مطالعه زاویه اتساع dilation angle مشابه کار قرشی Qureshi و همکاران [14] برابر 40 درجه اختیار گردید. زاویه اتساع، کرنش پلاستیک بر اثر برش را در فاز بعد از الاستیک تعریف می‌نمایند. حالت دو محوره به مقاومت فشار در حالت تک محوره، (f ^_b0 ⁄ f_c0 ). مطابق مقادیر پیش فرض به ترتیب برابر 0/666، 0/1 و 1/16 اختیار شده است.

3-2-6-2-رفتار فشاری بتن

منحنی تنش-کرنش فشاری تک محوره بتن درشکل 3 نمایان و مشخص است. منحنی تنش-کرنش بتن در حالت فشار به دو قسمت مجزا تقسیم می‌شود. بخش اول به صورت الاستیک خطی است. که از تنش صفر شروع می‌شود. و تا حد تناسب ادامه دارد. تنش مربوط به حد تناسب مطابق

مد نظر قرار گرفت.

قسمت دوم منحنی تنش-کرنش فشاری بتن، بخش غیر خطی سهموی است. که از حد تناسب شروع می‌شود و تا مقاومت فشاری بتن (F_ck) در کرنش ε_c1 به صورت صعودی بالا می‌رود. و در ادامه به (σ_cu) کاهش می‌یابد. که رابطه بین تنش فشاری بتن با کرنش معادل آن به وسیله‌ی روابط (2) تا (4) به وجود می‌آید در EC2 حاصل می‌شود. کرنش ε_c1 متناظر با تنش F_ck مطابق EC2 برابر 0/0022 است.

کرنش نهایی (ε_c1) برابر 0/0035 است.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

4-2-6-2-رفتار کششی بتن

در حالت کشش، فرض بر آن است که تنش کششی به صورت خطی تا نیل به نقطه تنش کششی حداکثر با افزایش کرنش افزایش یابد. پس از آن تا نیل به تنش صفر به صورت نمایی کاهش می‌یابد.

در آباکوس در مورد تعریف رفتار کششی بتن، وقتی درصد آرماتور در بتن کم باشد یا اصلاً آرماتوری وجود نداشته باشد. استفاده از نمودار تنش-کرنش حساسیت شدیدی به مش‌بندی ایجاد می‌کند. بنابر این در این مدل از معیار انرژی شکست بکارگیر شد. و رفتار بتن بر اساس رابطه تنش-جا به جایی تعریف گردید که از وابستگی آن را به مش‌بندی کم می‌کند.

3-مقایسه نتایج مدل کامپیوتری و آزمایش‌های عملی

به منظور مقایسه نتایج مدل کامپیوتری از نتایج آزمایش‌های یوکوتا [8] بکارگیری شد. 20 نمونه برای مقایسه بین آزمایش عملی و مدل کامپیوتری انتخاب گردید.

بلوک بتنی دارای ابعاد 250X250X600 میلی‌متر و تیر فولادی یک تیر H شکل با ابعاد 250X250X9X14 میلی‌متر است. ابعاد مقطع برشگیرها در جدول 2 گفته شده است. و طول همه برشگیرها 250 میلی‌متر است. مقاومت فشاری بتن هر نمونه هم در جدول 2 نمایان و مشخص است. ویژگی‌های مکانیکی فولاد در جداول 1 و 3 بصورت خلاصه نمایان و مشخص است. در شکل‌های 7,6,5 نتایج آزمایش عملی با مدل عناصر محدود مقایسه و نمایان است.

نتایج سایر نمونه‌های مدل کامپیوتری برای مقایسه با نتایج آزمایش‌های عملی در جدول 4 نمایان و مشخص است. مشاهده می‌شود که مدل عناصر محدود با تقریب خوبی می‌توانند بیشترین بار برشگیر را پیش‌بینی کنند. میانگین P_FEM/P_test برابر 0.979 و ضریب تغییرات coefficient of variation آن 0.113 می‌باشد.

چگونگی توزیع تنش‌های فون مایسز که از تحلیل عناصر محدود در آباکوس حاصل گردید. در مورد یکی از نمونه‌ها در شکل 8 نشان داده شده است. همانگونه که در شکل مشاهده می‌شود تنش‌های بیشینه در برشگیر نبشی در قسمت اتصال برشگیر به تیر فولادی اتفاق می‌افتد. در شکل 9 و 10 چگونگی توزیع تنش فون مایسز در برشگیر نمایان و مشخص است.

با توجه به این که تنها یک چهارم نمونه آزمایش برون‌رانی مدل گردید. این شکل‌ها نمایانگر نصف برشگیر نبشی در یکی از بلوک‌های بتنی است. مشاهده می‌شود که در قسمت اتصال نبشی به تیر فولادی تنش‌های برشگیر در وسط برشگیر بیشتر از لبه‌های آن است.

شکل 10 برای نیمه سمت راست برشگیر رسم شده است. مشاهده می‌شود که تا فاصله مشخصی از مرکز برشگیر تنش در طول آن تقریباً ثابت، ولی در بیرون این فاصله هر چه به لبه‌های برشگیر نزدیک می‌شویم. تنش در طول برشگیر شروع به کاهش می‌کند. بنابراین برای کارایی بهتر برشگیر نبشی باید محدودیت طولی برای آن مد نظر قرار گیرد..

4- مطالعه پارامتری

با استفاده از مدل پیشنهادی به مطالعه پارامتری روی برشگیر نبشی صورت می‌پذیرد. تا اثر پارامترهای گوناگون در رفتار و مقاومت نبشی بررسی شود. در این مطالعه اثر پارامترهای گوناگون مانند مقاومت فشاری بتن، ارتفاع، عرض بال، طول و ضخامت برشگیر به کار رفته مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این کار حدود 26 نمونه آزمایش برون رانی مدل و نتایج حاصل از تحلیل مقایسه گردید.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

از بلوک بتنی با ارتفاع 300 میلیمتر و ابعاد مقطع 150X250/2 میلی‌متر مورد استفاده قرار گرفت. ابعاد نمونه‌های مدلینگ و مقاومت بتن و فولاد و مقاومت و لغزش بیشینه برشگیر و مود شکست در جدول 5 نمایان و مشخص است.

جدول 1 مشخصات مکانیکی فولاد

1-4-بررسی اثر مقاومت فشاری بتن

برای بررسی اثر مقاومت بتن از 4 نمونه LE-1 تا LE-4 با بتن با مقاومت‌های 40,35,30,25 مگا پاسکال مورد استفاده قرار گرفت.

در شکل 11 منحنی‌های بار – جابه جایی برای بتن با مقاومت‌های مختلف برای مقایسه روی یک نمودار رسم گردید. از روی شکل مشاهده می‌شود نمودارهای نمونه‌هایی که در آنها مقاومت بتن کمتر است. در زیر نمودارهایی که بتن مقاومت بیشتری دارد قرار می‌گیرند. بنابراین با افزایش مقاومت بتن ظرفیت برشگیر افزایش می‌یابد.

در این بررسی از نبشی‌های LE-6 تا LE-8 استفاده شده است. همانگونه که در شکل 12 نمایان و مشخص است، اندازه بال برشگیر تأثیری در مقاومت و رفتار برشگیر نمی‌گذارد.

3-4-بررسی اثر ارتفاع برشگیر

در این بررسی از برشگیر با ضخامت 4 و عرض بال 40 میلی‌متر با ارتفاع 80,70,60,50,40. میلی‌متر (برشگیرهای LE-3 و LE-9 تا LE012) مورد استفاده قرار گرفت. مشاهدات نشان می‌دهد با افزایش ارتفاع برشگیر از 40 به 50 و از 50 به 60 میلی‌متر ظرفیت نبشی کمی افزوده می‌شود. این افزایش ظرفیت در ارتفاع‌های بزرگتر دیده نمی‌شود. بنابراین وقتی ارتفاع برشگیر نبشی تا حدی افزایش می‌یابد.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

دیگر با اضافه شدن ارتفاع، مقاومت برشی نبشی تغییر نمی‌کند. همچنین ارتفاع برشگیر تأثیر جندانی بر لغزش بیشینه و رفتار بار جابه جایی برشگیر نمی‌گذارد. نمودار بار-جابه جایی برای برشگیر با ارتفاع‌های مختلف در شکل 13 رسم شده است.

2-4-بررسی اثر عرض بال برشگیر

4-4-بررسی اثر ضخامت نبشی

اثر ضخامت نبشی برای برشگیرهایی با ارتفاع 80، عرض بال 40، و ضخامت‌های 6،4 و 8 میلی‌متر بررسی گردید. در نمودار شکل 14 مشاهده می‌شود با افزایش ضخامت نبشی ظرفیت برشی آن. افزایش در حالی که لغزش بیشینه آن کاهش می‌یابد و برشگیر رفتاری با صلبیت بیشتر را از خود نشان می‌دهد.

4-5- بررسی اثر طول نبشی

برای بررسی اثر طول نبشی بر رفتار آن، از برشگیر با ابعاد 80X40X40 میلی‌متر با طول‌های 130,90,70,50,30 میلی‌متر مورد استفاده قرار گرفت. بررسی توزیع تنش در طول تمام این برشگیرها نشان داد که تنش در طول این برشگیرها تقریباً یکنواخت است.

اثر طول برشگیر بر رفتار بار-جا به جایی آن برای برشگیرهایی که توزیع تنش در طول آن یکنواخت است. در شکل 15 رسم و نمایان است. مشاهده می‌شود با افزایش طول مقاومت برشگیر افزایش و لغزش بیشینه آن کاهش می‌یابد و برشگیر رفتاری با صلبیت بیشتر را از خود نشان می‌دهد.

6-4-محاسبه طول مؤثر برای برشگیر نبشی

ابعاد و ویژگی‌های نمونه‌هایی که از آنها برای به دست آوری رابطه‌ای برای طول مؤثر بکار گیری شد. در جدول 6 خلاصه شده است. اثر پارامترهای ارتفاع، ضخامت و مقاومت فولاد، در طول مؤثر مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. که از بین آنها پارامترهای مؤثر، ضخامت نبشی و مقاومت فولاد بوده است. طول مؤثر از راه سعی و خطا برای برشگیرهای مختلف به دست آمده است.

برای به دست آوری رابطه بین پارامترهای مختلف، یک تحلیل رگرسیون انجام و رابطه (5) برای تعیین طول مؤثر پیشنهاد می‌گردد.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

۵- ارایه رابطه مقاومت نهایی نبشی

با استفاده از نتایج حاصل از مطالعه پارامتری به استخراج رابطه‌ای برای به دست آوری ظرفیت برشی برشگیر نبشی می‌پردازیم. همانگونه که در مطالعه پارامتری دیده شد. عوامل مؤثر در ظرفیت نبشی عبارت است از: ضخامت و طول نبشی و مقاومت فشاری بتن، در اینجا بررسی می‌شود. که مقاومت برشگیر نبشی با چه توانی از این پارامترها رابطه خطی دارد. برای این کار در هر مورد همه پارامترها ثابت نگه داشته شده‌اند.

و تنها پارامتر مورد نظر تغییر داده شده است. در شکل 16 محور قائم مقاومت برشگیر و محور افقی L_c^0.64 است. عدد 0/64 بهترین توانی است که خط عبوری از دیتاها به گونه‌ای که از مبدأ مختصات نیز بگذرد، کمترین خطا را می‌دهد. این توان از راه سعی و خطا به دست آمده است. به همین ترتیب رابطه ظرفیت برشگیر با پارامترهای t و f_c به دست می‌آید. و رابطه (6) برای پیش‌بینی مقاومت نهایی برشگیر پیشنهاد می‌شود:

در جدول 7 درصد خطای مقادیر مورد حاصل برای ظرفیت برشگیر از مدل عناصر محدود. و مقادیر حاصل از رابطه (6) مقایسه گردید. درصد خطای مثبت نشان دهنده ایمن بودن و درصد خطای منفی نشان دهنده غیر ایمن بودن رابطه است. از روی جدول مشاهده می‌شود.

که بیشینه درصد خطای مثبت 7.64% و بیشینه خطای منفی 4% است. میانگین نسبت ظرفیت برشگیر حاصل از مدل عناصر محدود. به مقدار نظیر حاصل از رابطه پیشنهادی 1/01 و ضریب تغییرات آن 0/03 است. همان گونه که نمایان و مشخص است، رابطه پیشنهادی به خوبی با نتایج حاصل از مدل عناصر محدود هماهنگی دارد.

6- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

هدف این پژوهش تعیین مقاومت و بررسی رفتار برشگیرهای نبشی مدفون در دال بتنی تحت بارهای مونوتونیک می‌باشد. برای این کار مدلی کامپیوتری از آزمایش برون‌رانی برشی تولید شد. و نتایج حاصل از تحلیل مدل عناصر محدود با نتایج آزمایش‌های عملی موجود مقایسه شد. با استفاده از مدل موجود اثر پارامترهای گوناگون مانند مقاومت فشاری بتن، ارتفاع، عرض بال، طول و ضخامت برشگیر. بر رفتار آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج زیر ارائه می‌شود.

با افزایش مقاومت بتن ظرفیت برشگیر افزایش در حالی که لغزش بیشینه آن کاهش می‌یابد. اندازه بال برشگیر نبشی تأثیری در مقاومت و رفتار آن نمی‌گذارد.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

با افزایش ارتفاع برشگیر از 40 به 50 و از 50 به 60 میلی‌متر ظرفیت نبشی کمی افزوده می‌شود. این افزایش ظرفیت در ارتفاع‌های بزرگتر دیده نمی‌شود. بنابراین وقتی ارتفاع برشگیر نبشی تا حدی افزایش می‌یابد. دیگر با اضافه شدن ارتفاع، مقاومت برشی نبشی تغییر نمی‌کند. همچنین ارتفاع برشگیر تأثیر چندانی بر لغزش بیشینه و رفتار بار جابه جایی برشگیر نمی‌گذارد. با افزایش ضخامت نبشی ظرفیت برشی آن افزاش در حالی که لغزش بیشینه آن کاهش می‌یابد.

با افزایش طول برشگیر، مقاومت افزایش و لغزش بیشینه کاهش می‌یابد. در بررسی اثر طول نبشی بر رفتار آن، اگر طول نبشی از حد مشخصی کمتر باشد، تنش در تمام طول برشگیر ثابت می‌ماند. در برشگیرها با طول‌های زیاد تنش در سراسر طول ثابت نیست. بنابراین این مناسب است برای اقتصادی شدن و بهتر عمل کردن برشگیرها محدودیت طول بر آنها در نظر گرفته شود.

برای در نظر گیری محدودیت طولی برای برشگیر نبشی و به دست آوری طول بحرانی. اثر پارامترهای ارتفاع، ضخامت و مقاومت فولاد مورد ارزیابی قرار گرفت. از بین آنها ضخامت نبشی و مقاومت فولاد، پارامترهای مؤثر در طول بحرانی نبشی بوده است.

ظرفیت برشگیرهای نبشی

با انجام این مطالعه مشخص شد پارامترهای مؤثر در مقاومت برشگیر نبشی. عبارت‌اند از: مقاومت فشاری بتن، طول و ضخامت برشگیر مورد بکارگیری، در پایان رابطه‌ای برای پیش‌بینی مقاومت برشگیر نبشی پیشنهاد شد.

مرضیه خلیلیان، شروین ملکی

1- دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شریف

2-استاد دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شریف

برای پیدا کردن مکان فعالیت استیل دی بر روی کلمه (نقشه) کلید نمایید

استیل دی –Steel day

02166396590– 09922704358

آدرس دفتر مرکزی: تهران – جاده قدیم کرج – بعد از کارخانه شیرپاستوریزه – فتح سیزدهم – مجتمع پایتخت- واحد C9

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی (با کلیک بر روی لینک های زیر به ما بپیوندید)

https://t.me/steel_day تلگرام

https://www.instagram.com/steel_day.ir اینستاگرام