مطالعه تجربی مقاومت برشی تیرهای ورق فولادی

فولاد ضد زنگ به طور فزاینده ای در زمینه مهندسی به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا دارای توانایی ذاتی در مقاومت در برابر خوردگی و همچنین سایر مزایای زیست محیطی است [1]. هنگامی که به عنوان تیرهای صفحه استفاده می شود، سوراخ های شبکه اغلب برای تطبیق خدمات ساختمان مورد نیاز است (شکل 1(a) را ببینید) [2]. با این حال، وجود سوراخ های شبکه می تواند منجر به کاهش مقاومت برشی شود. بنابراین، کاربرد آنها تا حدودی محدود است.

در مقالات، تحقیقات گسترده‌ای در مورد مقاومت برشی تیرهای صفحه فولادی ضد زنگ با تارهای جامد یعنی بدون سوراخ‌های تار توصیف شده است. نمونه هایی از چنین تحقیقاتی شامل Real et al. [3]، استرادا و همکاران. [4]، [5]، سلیبا و همکاران. [6]، [7]، چن و همکاران. [8] و Xue et al. [9]. مشخص شد که مقاومت برشی تیرهای ورق فولادی ضد زنگ به دلیل تفاوت در مشخصات مواد و توزیع تنش پسماند با تیرهای صفحه فولادی کربن متفاوت است. علاوه بر این، دستورالعمل‌های طراحی موجود برای فولاد کربنی برای فولاد ضد زنگ مناسب نیست.

لازم به ذکر است که تمامی تحقیقات فوق بر روی تارهای جامد انجام شده است یعنی سوراخ‌های تار در نظر گرفته نشده است. از نظر اعضای فولاد کربنی با شبکه های سوراخ دار، تحقیقات توسط بسیاری از محققین توصیف شده است. وانگ و همکاران [10] و [11] به این نتیجه رسیدند که مقاومت برشی و مکانیسم شکست اعضای فولاد کربنی بسته به شکل سوراخ‌ها و قطر سوراخ‌ها بسیار متفاوت است. در یک مطالعه اخیر، کانگ و همکاران. [12] یک روش استحکام مستقیم (DSM) را با استفاده از روش‌های تجربی و عددی پیشنهاد کرد. علاوه بر این، هاگن و همکاران. [13]، [14] رویه‌های طراحی جدیدی را برای محاسبه مقاومت برشی توسعه دادند که تأثیر اندازه سوراخ بر مقاومت برشی را نشان می‌دهد. با این حال، هیچ یک از این تحقیقات بر روی فولاد ضد زنگ انجام نشده است.

از نظر اعضای فولاد ضد زنگ با شکل سرد با تارهای سوراخ دار. لاوسون و همکاران [15] ابتدا مجموعاً نه نتیجه تجربی را برای ارزیابی اثرات سوراخ‌های شبکه بر مقاومت برشی اعضای فولاد ضد زنگ با شکل سرد ارائه کرد. پس از آن اشقی و همکاران. [16] و یوسفی و همکاران. [17] معادلات طراحی را برای اعضای فولاد ضد زنگ فریتی شکل سرد با شبکه‌های سوراخ‌دار با استفاده از روش‌های تجربی و عددی پیشنهاد کرد که از فرمت عوامل کاهش مقاومت (d w / h _w ) پیروی _{می‌کردند} . با این حال، مکانیسم شکست چنین اعضای فولادی سرد شکل (به تنهایی یا پشت به پشت) با تیرهای صفحه ای متفاوت است.

علاوه بر این، هیچ یک از تحقیقات ذکر شده در بالا به طور تجربی تیرهای صفحه فولادی ضد زنگ با شبکه های سوراخ دار را در نظر نمی گیرند. فقط چن و همکاران [2] کاهش ظرفیت  باربری  چنین تیرهای صفحه ای با تارهای سوراخ دار را به صورت عددی مورد مطالعه قرار داد. با این حال، فرمول های طراحی جدید توصیه شده  توسط چن و همکاران. [2] صرفاً بر اساس مدل‌های عددی بود که با استفاده از نتایج آزمایش اعضای فولاد کربنی با شبکه‌های سوراخ‌دار تأیید شد. همانطور که ذکر شد، استفاده از داده های تست فولاد کربنی برای تایید FE به دلیل عدم وجود داده های تجربی کافی برای تیرهای صفحه فولادی ضد زنگ با تارهای سوراخ شده است. بنابراین، یک برنامه آزمایشی، که منجر به نتایج تجربی جدید می شود، به وضوح مورد نیاز است تا دقت و اعتبار روش های طراحی ارائه شده توسط چن و همکاران را ارزیابی کند. [2].

در اینجا به این موضوع پرداخته شده است. این مطالعه یک برنامه تجربی دقیق برای تعیین مقاومت برشی تیرهای صفحه فولادی ضد زنگ با شبکه های سوراخ دار ارائه می کند. پلیت ها از گرید آستنیتی EN 1.4301 و درجه دوبلکس EN 1.4462 ساخته شده اند. قبل از آزمایش برشی، توزیع عیوب هندسی اولیه از طریق اسکن سه بعدی (3D) تعیین شد. سپس مدل‌های المان محدود (FE) که شامل غیرخطی بودن مواد و عیوب هندسی اولیه بود، توسعه یافتند. نتایج مدل‌های FE در برابر نتایج تجربی تأیید شد، که بیشتر برای انجام یک بررسی پارامتری مورد استفاده قرار گرفت. دستورالعمل های طراحی موجود در حال حاضر ارائه شده در کدهای یورو [18]، مشخصات آمریکایی [19] و آن توصیه های طراحی که توسط چن و همکاران ارائه شده است.