بررسی مکانیسم شکست در اتصالات دو طرف فولادی متصل به کامپوزیت به‌وسیله پیچ و چسب

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، گروه مهندسی عمران، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

2 دانشیار، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تاکستان، دانشگاه آزاد اسلامی، تاکستان، ایران

چکیده

در این مطالعه رفتار اتصال صفحه کامپوزیتی به پروفیل‌های فولادی به‌وسیله پیچ (اتصالات پیچی) و رفتار اتصال صفحه کامپوزیتی به پروفیل‌های فولادی به‌وسیله پیچ و چسب (اتصالات ترکیبی) موردبررسی قرارگرفته است. یکی از مؤلفه‌های تأثیرگذار برای طراحی اتصالات با بست های مکانیکی (پیچ، پرچ و ...)، فاصله بست های مکانیکی از لبه اتصال است (فاصله پایانی پیچ در اتصال). در آیین‌نامه‌ها، استانداردهای فاصله بست های مکانیکی از لبه‌ها و فاصله بست های مکانیکی از هم آورده شده است. منظور از فاصله پایانی پیچ برای اتصالات پیچی و ترکیبی که در بالا گفته شد، فواصل در محدوده استانداردهای تعیین‌شده برای فاصله پیچ‌ها از لبه‌ها و پیچ‌ها از هم است. در این بخش از مطالعه، اتصالات پیچی و اتصالات ترکیبی با فواصل پایانی متفاوت پیچ‌ها از لبه‌های اتصالات مدل‌سازی شده و موردبررسی قرارگرفته است. نتایج، تأثیر اساسی فاصله پایانی پیچ از لبه‌های اتصال بر مقاومت و مکانیسم شکست اتصالات پیچی را نشان داد. در اتصالات ترکیبی، برخلاف اتصالات پیچی، فاصله پایانی پیچ در راستای نیرو و عمود بر راستای نیرو، تأثیر جزئی بر مقاومت و مکانیسم شکست اتصال داشته است.یکی دیگر از موضوعاتی که در این مطالعه مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است، تأثیر افزایش طول هم‌پوشانی المان‌های اتصال برافزایش مقاومت اتصال بوده است. جهت بررسی تأثیر طول هم‌پوشانی بر مقاومت اتصالات، اتصالات ترکیبی با پیکربندی یکسان و طول هم‌پوشانی متفاوت المان‌های اتصال، مدل‌سازی شده است. نتایج، رابطه مستقیم بین افزایش طول هم‌پوشانی و افزایش مقاومت در اتصال را نشان داد. درنهایت معیار مناسب طراحی اتصالات ترکیبی ارائه‌شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study of failure mechanism of double-lap joints of steel to FRP by bolt and resin

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Zakeri 1
  • Asghar Vatani Oskoei 2
  • Saeed Madani 3
1 MSc. Student, Engineering Faculty, Branch of Takestan Islamic Azad University
2 Associate Professor, Civil Engineering Faculty, Shahid Rajaee Teacher Training University
3 Assistant Professor, Engineering Faculty, Branch of Takestan Islamic Azad University
چکیده [English]

In this study, the behavior of joints in two sides of steel coat which are screwed to the composite plate, and joints of two sides of compound steel coat (bolted and bonded) to the composite plate has been studied. In the standards, distance of mechanical bolts from the edges and the distance of mechanical bolts from each other have been discussed. Different distances in the range of the standards determined for the distance of screws from edges and screws from each other. In this paper, the screw joints and the combined joints with different terminal distances for screws from the edges are modeled and studied. The results showed the basic effects of the terminal distance of the screw from the connection edges on the resistance and mechanism of break of screw joints. In combined joints, the terminal distance of the screw had trivial effects in the resistance and mechanism of joint break. In addition, overlap length of the connection elements on increase of joint resistance analyzed and studied. To do so, a combined joint with configuration of two steel plates and one CFRP/GFRP composite plates which were joined by two screws and adhesive layers with different overlap were modeled. The results showed the direct relationship between increase of overlap length and increase in resistance of the joint. Finally, a design guide to be used in practice was proposed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bolted Joints
  • Hybrid Joints
  • Failure Mechanism of Joints
  • FRP Laminates
  • The Overlap Length of Joint Elements

 

[1] Camanho, P and Natthews, F. (1997). Stress analysis and strength prediction of mechanically fastened joints in FRP. Composites part A, 28 A,529-47.

[2]. Hart-Smith, L. (2006). Adhesive bonding of composite structures: progress to date and some remaining challenges. J Compos Technol Res, 24(3),133-53.

[3] Kelly, G. (2006). Quasi-static strength and fatigue life of hybrid (bonded/ bolted) composite single- lap joints. Compos Struct,2:119-29.

[4] Nguyen, D H and Hiroshi, M. (2011). Structural behavior of double-lap joints of steel splice plates bolted/bonded to pultruded hybrid CFRP/GFRP laminates. Construction and building Materials,347-359.

[5] Saaman,M and Mirmian, A and Shahawy, M. (1998). Model of concrete concrete confined by fiber composites. Journal of Structural Engineering, 124-9, 1025-1031.

[6]Ayman, S Mossalam. (2011). Design Guide for FRP Copmosite Conecctions. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers, 601.

[7] Noah, M S and Mahesh, J P. (2012). Hybrid (Bonded/Bolted) Composite Single-Lap Joints and its LOAD Transfer Analysis. International Journal of Advanced Engineering Technology, E-ISSN 0976-3945, 213-216.

[8] Bickford, John H. (2008). Introduction to the design and behavior of bolted joints. 4th edition. Boca raton- London- New york: Taylor and Francis Group, 516.

[9]Khennane, A. (2013). Finite Element Analysis Using MATLAB and Abaqus. Boca Raton: Taylor and Francis Group, 458.

[10]Cueto, R V. (2007). Stress Wave Timing, A Simplistic And Cost Efective Method To Evaluate Deteriorated And Repaired Timber Bridge Piles. Lubboc, Texas: Master of Science, 100.

[11] Krishan, K Chawla. (2012). Composite Materials. 3th Edution. Birmingham: Department Of Materials Science and Engineering, 541.

[12] دفتر مقررات ملی ساختمان.  .(1395)مبحث دهم طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی، تهران: نشر توسعه ایران، 304.