بررسی و ارزیابی آزمایشگاهی کمانش اعوجاجی در تیرهای فولادی با ارتفاع جان متغیر تحت بار متمرکز

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ارومیه

2 گروه مهندسی عمران دانشگاه ارومیه-ارومیه-ایران

10.22034/ceej.2025.64119.2391

چکیده

چکیده

در این پژوهش، ظرفیت کمانش اعوجاجی در تیرهای فولادی با جان متغیر تحت بارگذاری متمرکز به‌صورت آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. کمانش اعوجاجی، به‌عنوان یک پدیده پیچیده و ترکیبی از کمانش موضعی و جانبی-پیچشی، تأثیر قابل‌توجهی بر ناپایداری تیرهای جدار نازک دارد. در این مطالعه، سه نمونه تیر فولاد ی با ارتفاع جان متغیر ساخته و تحت آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزایش ارتفاع جان و تغییرات پیوسته در طول تیر تأثیر مهمی بر کاهش ظرفیت کمانشی دارد. همچنین، تحلیل‌های عددی با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS نتایج آزمایشگاهی را تأیید کرد و نقش مهمی برای ناکاملی‌ های هندسی و نوع بارگذاری در رفتار کمانشی تیر ها مشخص شد. این پژوهش نشان می‌دهد که روش‌های آیین‌نامه‌ای فعلی برای پیش‌بینی دقیق ظرفیت کمانش اعوجاجی کافی نیستند و نیاز به بهبود دارند. در نهایت، پیشنهادهایی برای تحقیقات آینده جهت بهبود مدل‌های تحلیلی و طراحی ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

experimental investigation into distortional buckling behavior of web-tapered I-section steel beams under point load

نویسندگان [English]

  • Hossein Showkati 1
  • Mahdi Haghdoust Qahramanlou 2
1 Dept of Civil Eng, Urmia University, Iran
2 Civil engineering department of Urmia university- Urmia- Iran
چکیده [English]

The paper investigates the distortional buckling capacity of steel beams with variable web height under concentrated loads through both experimental and numerical methods. Distortional buckling, a complex interaction between local and lateral-torsional buckling, can significantly affect the stability of thin-walled beams. Three non-prismatic steel beam specimens were fabricated and tested, demonstrating that increasing web height leads to reduced buckling capacity. Numerical simulations using ABAQUS further confirmed the experimental results, highlighting the critical role of geometric imperfections in buckling behavior. The study identified that in beams with variable web height, the stress distribution becomes highly non-uniform, increasing the likelihood of distortional buckling, especially near the regions of maximum web height. The research also proposed parametric design equations to better predict distortional buckling capacity, addressing the limitations of current design standards like AISC, which may not fully account for these complex interactions. The findings underline the importance of incorporating geometric and loading variations in design equations to improve accuracy. Ultimately, the study provides valuable insights into distortional buckling mechanisms, contributing to enhanced safety and reliability in the design of steel structures, particularly in industrial applications where non-prismatic beams are frequently used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Distortional buckling
  • web-tapered
  • steel beam
  • experimental
  • numerical analysis
  • ABAQUS