مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

روش تحلیلی مستقیم برای محاسبه نیروهای داخلی خرپاهای پیچیده و قاب‌های ‏مفصلی مهاربندی‌شده با مهاربند همگرا

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی مقطع دکتری، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رودهن، رودهن، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رودهن، رودهن، ایران
3 استادیار، گروه مهدسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران
10.22065/jsce.2026.594246.4094
چکیده
خرپاهای پیچیده به دلیل آرایش خاص اعضا، در هر گره دارای حداقل سه عضو غیر صفر-نیرویی هستند؛ از این رو، تعیین نیروهای ‏‏داخلی آن‌ها با روش متوالی گره‌ها و به کمک معادلات تعادل استاتیکی به تنهایی امکان‌پذیر نیست. روش‌های متداول تحلیل این ‏‏خرپاها، نظیر روش هنبرگ و روش کار مجازی، نیازمند حداقل دو بار تحلیل مجزای سازه و ترکیب نتایج هستند که فرآیند محاسبات را ‏‏طولانی و مستعد خطا می‌سازد. در این مقاله، یک فرمول‌بندی سیستماتیک و الگوریتمی بر پایه پارامتر مرجع برای تحلیل خرپاهای ‏‏پیچیده معین استاتیکی ارائه می‌شود. در این روش، پس از تعیین عکس‌العمل‌های تکیه‌گاهی، نیروی یکی از اعضا به عنوان پارامتر مرجع ‏‏انتخاب و نیروی سایر اعضا بر حسب این پارامتر و از طریق معادلات تعادل گره‌ای بیان می‌شود؛ سپس با اعمال شرط تعادل در گره ‏‏پایانی، مقدار پارامتر مرجع و در نتیجه نیروی تمام اعضا تنها در یک مرحله تحلیل تعیین می‌گردد. برای ارزیابی کارایی روش، دو خرپای ‏‏پیچیده معین با هندسه و بارگذاری متفاوت تحلیل و نتایج با روش هنبرگ و مدل اجزای محدود در نرم‌افزار آباکوس (المان خرپایی ‏‏T2D2‎‏) مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه‌شده ضمن حفظ دقت محاسباتی (حداکثر اختلاف کمتر از ۰٫۱ درصد)، تعداد ‏‏مراحل تحلیل را نسبت به روش‌های متداول کاهش می‌دهد و به دلیل ماهیت گام‌به‌گام، امکان کنترل مستقل محاسبات هر گره و ‏‏پیاده‌سازی در کدهای محاسباتی را فراهم می‌سازد. عملکرد روش وابستگی خاصی به انتخاب عضو مرجع ندارد. در پایان، شرایط کاربرد و ‏‏محدودیت روش مورد بحث قرار گرفته است.‏
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Direct analytical method for calculating internal forces of complex trusses and ‎hinged frames braced with convergent bracing ‎

نویسندگان English

Mahmoudreza Mortazavi 1
reza Esmaeilabadi 2
Alireza Fiouz 3
1 ‎1-‎ Phd student, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran ‎
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Persian Gulf University, Bushehr, Iran
چکیده English

Complex trusses, due to their specific member arrangement, have at ‎‎least three non-zero-force members at each joint; therefore, their ‎‎internal forces cannot be determined solely by the sequential method ‎‎of joints. Conventional approaches, such as Henneberg's method and ‎‎the virtual work method, require repeated structural analyses and ‎‎superposition of results, making the computations lengthy and error-‎‎prone. This paper presents a systematic, algorithmic formulation ‎‎based on a reference parameter for analyzing statically determinate ‎‎complex trusses. After determining the support reactions, the force in ‎‎a selected member is designated as the reference parameter, and the ‎‎remaining member forces are expressed in terms of this parameter ‎‎through joint equilibrium equations. Applying equilibrium at the ‎‎closing joint yields the reference parameter and, consequently, all ‎‎member forces in a single analysis pass. Two statically determinate ‎‎complex trusses with different geometries and loading conditions are ‎‎analyzed, and the results are compared with Henneberg's method and ‎‎a finite element model in Abaqus (truss element T2D2). The proposed ‎‎formulation maintains computational accuracy (maximum difference ‎‎less than 0.1 percent) while reducing the number of analysis stages. ‎‎Owing to its step-by-step nature, the method allows independent ‎‎verification at each joint and is amenable to implementation in ‎‎computational codes. Finally, the applicability conditions and ‎‎limitations of the method are discussed.‎

کلیدواژه‌ها English

Complex truss
structural analysis
equilibrium equations
simple structural frame
convergent bracing

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 06 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 25 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 شهریور 1405