@article { author = {Akrami, Vahid}, title = {Development of Strut Model for Evaluating Shear Capacity of Beams With Elongated Circular Web Openings}, journal = {Journal of Structural and Construction Engineering}, volume = {8}, number = {5}, pages = {179-197}, year = {2021}, publisher = {Iranian Society of Structural Engineering (ISSE)}, issn = {2476-3977}, eissn = {2538-2616}, doi = {10.22065/jsce.2019.202614.1958}, abstract = {There are a number of reasons for considering web openings in steel structures with I-sections. Design of these structural members is always a practical challenge in steel construction. There are several design methods available in the literature for design of these components. Most of these methods rely on the moment-shear-axial interaction curves. However, the preliminary studies have shown that the real performance of these reduced sections is in the form of diagonal struts. The objective of this study is to present a new model based on the tensile and compressive action of diagonal struts at reduced web region to calculate shear strength of the perforated section.For this purpose, the geometry and dimensions of the diagonal struts are described and the shear strength of reduced section is calculated accordingly. To assess the accuracy of proposed geometry and dimensions for diagonal struts, a topology optimization is conducted for two finite element models and results are compared to the proposed values based on which a good agreement is found between optimized and proposed geometries. Next, design curves are presented for calculation of shear strength followed by comparison of proposed model and its predictions with the ones obtained from numerical analysis. Comparing the predictions of the proposed model with the results of 120 finite element samples, the absolute mean error and standard deviation of absolute error were calculated to be 6% and 3.7%, respectively. This comparison shows that, although the presented model is simple and easy to use, it has acceptable accuracy and can be utilized for calculation of shear strength in perforated steel I-beams.}, keywords = {steel beam,web opening,strut model,Shear strength,Finite Element}, title_fa = {توسعه مدل خرپایی برای تخمین ظرفیت برشی تیرهای دارای بازشوی لوبیایی در جان}, abstract_fa = {ایجاد بازشو در جان تیر یکی از امور متداول در سازه‌های فولادی می‌باشد. در حال حاضر برآورد مقاومت این نواحی بر اساس روابطی استوار می‌باشد که مبتنی بر اندرکنش خمش، برش و نیروی محوری در ناحیه مذکور است. با توجه به بررسی‌های به عمل آمده عملکرد این نواحی را می‌توان به صورت رفتار خرپایی جان تیر تحت نیروهای وارده توصیف نمود. بر همین اساس، هدف تحقیق حاضر توسعه یک مدل خرپایی برای نواحی یاد شده از تیرها و ارائه روابط حاکم برای برآورد ظرفیت باربری آنها می‌باشد. بدین منظور، ابتدا هندسه و ابعاد خرپای مذکور شرح داده شده و ظرفیت برشی تیر در ناحیه با جان کاهش یافته بر حسب پارامترهای هندسی المان‌های قطری خرپا محاسبه شده است. برای بررسی دقت هندسه پیشنهادی، دو مدل المان محدود تیر با ابعاد مختلف بازشو در نرم افزار آباکوس تولید و با استفاده از بهینه‌سازی پارامترهای هندسی مجهول، ابعاد و هندسه المان‌های خرپایی مد نظر تعیین و با مقادیر تعیین شده توسط روابط پیشنهادی مقایسه شده است. طبق نتایج این مقایسه، هندسه پیشنهادی برای مدل خرپایی مطابقت مناسبی با نتایج حاصل از بهینه سازی هندسی توسط نرم‌افزار دارد. در ادامه، نمودارهای طراحی برای محاسبه ظرفیت برشی مقطع با جان کاهش یافته به صورت تابعی از مشخصات هندسی تیر و بازشوی جان ارائه شده و پیش‌بینی های حاصل با نتایج تحلیل مدل المان محدود مقایسه شده است. بر همین اساس و با مقایسه پیش‌بینی‌های روش پیشنهادی با نتایج حاصل از 120 نمونه المان محدود، میانگین قدر مطلق خطا برابر با 6% و انحراف از معیار آن برابر با 7/3 % تعیین گردید. علیرغم سادگی و سهولت کاربرد مدل پیشنهادی، می‌توان گفت که دقت آن در محدوده قابل قبولی قرار داشته و استفاده از آن برای برآورد ظرفیت برشی مقاطع با جان کاهش یافته قابل توصیه می‌باشد.}, keywords_fa = {تیر فولادی,بازشو جان,مدل خرپایی,ظرفیت برشی,تحلیل المان محدود}, url = {https://www.jsce.ir/article_96680.html}, eprint = {https://www.jsce.ir/article_96680_d4156662146b853c5294e11adf3d6b39.pdf} }