انجمن مهندسی سازه ایران مهندسی سازه و ساخت 2476-3977 12 07 2025 09 23 Shear failure mechanism of steel plate I-girders with a tubular compression flange مکانیزم خرابی برشی تیرورق‌های I-شکل فولادی با بال فشاری جعبه‌ای 89 110 225526 10.22065/jsce.2025.491139.3587 FA عباس قدمی بدرلو استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان، تبریز، ایران 0000-0002-8673-1757 محمد پای بند دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان، تبریز، ایران 0009-0003-4562-5602 جعفر بختیاری فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران Journal Article 2025 03 01 This study investigates the shear failure mode in steel plate I-girders with a tubular compression flange (SPTCF) using numerical simulations in ABAQUS software. To this end, a modeling technique was first developed to analyze the behavior of SPTCF, and its results were validated against available experimental and numerical data. Subsequently, a parametric study was conducted on 75 models, considering various geometric parameters, including beam length, web thickness and height, as well as flange thickness and height. The elastic buckling analysis revealed that the out-of-plane stiffness of the flange is identical in girders with flat and tubular flanges, leading to similar web deformation patterns at the onset of elastic shear buckling. However, in girders with an aspect ratio of 0.5, the elastic buckling behavior differs significantly, and the influence of tubular flange stiffness on web panel deformations is distinctly observed. Furthermore, the nonlinear analysis results indicated that in SPTCF with slender webs, the formation of tensile yielding bands in the web plate is clearly pronounced, allowing for the utilization of post-buckling strength similar to conventional I-shaped girders. However, the failure mode of these girders significantly differs from conventional plate girders, and classical models, such as the Basler model, are not applicable for their design. As the primary outcome of this research, a set of recommendations is provided for developing shear design equations for SPTCF, which can serve as a basis for the optimized design of such structures. مقاله حاضر با استفاده از شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار ABAQUS به بررسی مد خرابی برشی در تیرهای I-شکل با بال فشاری جعبه‌ای می پردازد. در این راستا، ابتدا یک تکنیک مدلسازی جهت بررسی رفتار تیرورق‌های با بال جعبه ای توسعه داده شده و سپس نتایج حاصل از آن با داده‌های آزمایشگاهی و عددی موجود صحت‌سنجی گردید. در ادامه، یک مطالعه پارامتریک شامل 75 پانل برشی با در نظر گرفتن متغیرهای هندسی مختلف، از جمله طول تیر، ضخامت و ارتفاع جان، و همچنین ضخامت و ارتفاع بال انجام شد. نتایج تحلیل کمانش الاستیک نشان داد که سختی خارج از صفحه بال تیرورق در تیرهای با بال تخت و بال جعبه‌ای یکسان است، که این امر موجب توزیع مشابه تغییرشکل‌های جان در لحظه وقوع کمانش برشی الاستیک می‌شود. با این حال، در تیرهای با نسبت ابعادی 0/5، رفتار کمانش الاستیک به‌طور چشمگیری متفاوت بوده و تأثیر سختی بال جعبه‌ای در تغییرشکل‌های پانل جان به‌وضوح قابل مشاهده است. علاوه بر این، نتایج تحلیل غیرخطی نشان داد که در تیرهای I-شکل با بال فشاری جعبه‌ای و جان لاغر، تشکیل باند تسلیم کششی در ورق جان کاملاً مشهود بوده و مشابه تیرهای I-شکل متداول، امکان بهره‌گیری از ظرفیت پس‌کمانشی ورق جان وجود دارد. با این حال، مد خرابی این تیرورق‌ها به‌طور قابل‌توجهی با تیرورق‌های I-شکل رایج متفاوت است و مدل‌های کلاسیکی نظیر مدل باسلر برای طراحی این نوع تیرها قابل‌استفاده نیستند. به عنوان نتیجه اصلی این پژوهش، مجموعه‌ای از توصیه‌ها جهت توسعه روابط طراحی برشی برای تیرهای I-شکل با بال فشاری جعبه‌ای ارائه شده است که می‌تواند به عنوان مبنایی برای طراحی بهینه این سازه‌ها مورد استفاده قرار گیرد. https://www.jsce.ir/article_225526_e73cd0e220d128d51d5d92e9910161e2.pdf