مطالعه آزمایشگاهی و عددی گسیختگی برش قالبی اعضای کششی فولادی با اتصالات دارای خروج از مرکزیت

یکی از انواع گسیختگی ها در اعضای کششی سازه های فولادی، گسیختگی برش قالبی است که با ایجاد تنش کششی و برشی در محدوده اتصال، بخشی از قطعه کنده می شود و موجب از دست رفتن استحکام قطعه می گردد. هدف از این مقاله، مطالعه آزمایشگاهی و تحلیل اجزای محدود گسیختگی برش قالبی در اتصالات اعضای کششی فولادی گرم نورد شده دارای خروج از مرکزیت می باشد. بدین منظور 8 نمونه آزمایشگاهی از صفحه اتصال با الگوی سوراخ مورب و اتصال دارای خروج از مرکزیت با فولاد نرمه ساختمانی تحت بارگذاری محوری کششی قرار گرفتند. متغییرهای اصلی برای نمونه های آزمایش شامل تعداد پیچ های اتصال، فواصل پیچ ها در راستای موازی و عمود بر امتداد بارگذاری بودند. نتایج مطالعات آزمایشگاهی با نتایج حاصل از پیش بینی روابط موجود (مبتنی بر قاعده ) و همچنین روش تصویر سطوح صمیمی و همکاران (2016)، مقایسه گردید و نقاط ضعف و قوت هر یک شناسایی شد. همچنین نتایج تحلیل های عددی انجام گرفته به روش اجزای محدود که با نتایج آزمایشگاهی نیز همخوانی خوبی داشته است، اساس روش تصویر سطوح را تایید می کند. با توجه به نتایج توزیع تنش های کششی حقیقی در سطوح مورب موجود در محدوده گسیختگی برش قالبی اتصالات دارای خروج از مرکزیت، اثرات بارگذاری خارج از مرکز نمایان شده است که نیاز به عامل توزیع تنش های کششی غیر یکنواخت را توجیه می کند.

Experimental and Numerical Study of Block Shear Rupture of Steel Tensile Members with Connections have Eccentricity

One of the types of ruptures in the tensile members of steel structures is the block shear failure in which by creating tensile and shear stresses in the connection area, a part of section is torn away and it causes the strength loss of the section. The main aim of this paper is to experimentally study and finite element analysis of block shear failure having staggered pattern in connections of hot rolled steel tensile members. For this purpose, eight laboratory samples from the gusset plate with staggered pattern and connections have eccentricity with constructional mild steel were applied by a tensile axial loading. The main variables for the test specimens include the number of connection bolts, the bolt spacing along parallel and perpendicular to the loading length. The results of laboratory studies were compared with those obtained from the prediction of existing relationships (based on the rule (s2/4g)) as well as the plane decomposition method of Samimi et al. (2016) and the strengths and weaknesses of each were identified. Furthermore, the results of numerical analyses made by finite element method, which also have a good consistency with the test results, confirm the basis of the plane decomposition method. Considering the results of the real tensile stress distribution at the staggered planes of the block shear failure area of the connections have eccentricity, the effects of loading eccentricity have been appeared which justifies the need for considering the factor of nonuniform tensile stress distribution.