تاثیر تغییرات ابعادی جان و بال در تیر I شکل بر روی مقاومت خمشی آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه سامانه های زیستی، دانشکده مهندسی فناوری-های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه صنایع چوب و فراورده های سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 دانشیار گروه صنایع چوب و فراورده های سلولزی، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

این بررسی اثرات نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان در سه سطح (1:2، 5/3: 5/1 و 5: 2)، همینطور نسبت ضخامت به ارتفاع جان در سه سطح (2: 5/0، 5/3: 5/0، و 5: 5/0) و عرض بال در سه سطح (3، 8/3 و 6/4 سانتیمتر) به عنوان متغیرهای مستقل بر روی بعضی از خواص مکانیکی نظیر مدول گسیختگی (MOR) و مدول الاستیسیته (MOE) تیرهای I شکل ساخته شده از چوب زبان گنجشک (Fraxinus spp.) را ارزیابی کرده است. برای این منظور، روش سطح پاسخ (RSM) برای ارزیابی اثرات متغیرهای مستقل بر روی MOR و MOE تیرهای I شکل بر اساس طرح محور چرخشی مرکب مرکزی (CCRD) با سه متغیر و سه سطح مورد استفاده قرار گرفت. در این ارزیابی، آزمون خمش مطابق استاندارد ASTM D-5055 انجام پذیرفت. معادله‌های مدل ریاضی توسط بهره‌گیری از برنامه شبیه‌ساز کامپیوتری به منظور یافتن اختلاف‌های معنی‌دار و تاثیرگذارترین متغیرها بدست آمد. بر اساس نتایج، مقادیر پیش‌بینی شده در تطابق با مقادیر بدست آمده بوده‌اند (مقدار R2 برای MOR و MOE به ترتیب برابر 99/0 و 98/0). بررسی نشان داد که RSM می‌تواند به‌طور موثری در مدل‌سازی خواص خمشی تیر I شکل مورد استفاده قرار گیرد. معلوم گردید که همه متغیرهای مستقل اثر مستقیم و معنی‌دار بر روی پاسخ‌ها داشته‌اند، بنحوی که نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان، نسسبت ضخامت به ارتفاع تیر و عرض بال در سطوح به ترتیب برابر با 2:5، 5: 5/0 وcm 6/4 مقادیر MOR و MOE را در حداکثر میزان قرار دادند. همزمان، بعضی از اثرات متقابل و مربع اثرات متغیرها نیز تاثیرات معنی‌داری داشته‌اند. بطور کلی، افزایش در نسبت ضخامت بال به ارتفاع، نسبت ضخامت به ارتفاع جان و عرض بال MOR و MOE تیرهای I شکل را افزایش داد. علاوه بر آن، نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت خمشی تیر داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dietsch, P. and Tannert, T., 2015. Assessing the integrity of gluedlaminated timber elements. Constraction and Building Materials, 101:1259–1270.

[2] Vallée, T., Tannert, T. and Fecht, S., 2017. Adhesively bonded connections in the context of timber engineering: A review. Journal of Adhesion, 93(4): 257–287.

[3] Pelletier, B. and Doudak, G., 2019. Investigation of the lateral-torsional buckling behaviour of engineered wood I-joists with varying end conditions. Engineering Structures, 187: 329–340

[4] Rémi, S.A. and Ghasan, D., 2017. Experimental and numerical investigation of lateral torsional buckling of wood I-joists. Canadian Journal of Civil Engeeniering, 45:41–50.

[5] Qiuwu X., 2014. Lateral torsional buckling of wood beams. Monograph: University of Ottawa.

[6] Zhang, X., Que, Y., Wang, X., Li, Z., Zhang, L., Han, C., Que, Z. and Komatsu K., 2018. Experimental behavior of laminated veneer lumber with round holes, with and without reinforcement. BioResources, 13(4): 8899-8910.

[7] Polocoser, T., Miller, T.H. and Gupta, R., 2013. Evaluation of remediation techniques for circular holes in the webs of wood I-joists Journal of Materials in Civil Enginieering, 25(12): 1898-1909.

[8] Baszen M., 2017. Semi-rigid Behavior of Joints in Wood Light-Frame Structures. Procedia Engineering, 172: 88 – 95.

[9] Islam, A., Nwokoli, S. U. and Debebe, T., 2011. Bearing Capacity of I-Joists, 44p.

[10] Racher, P., Bocquet, J. F. and Bouchair, A., 2007. Effect of web stiffness on the bending

behaviour of timber composite I-beams. Materials and design, 28(3): 844-849.

[11] Leichti, R. J., Falk, R. H. and Laufenberg, T. L., 1990. Prefabricated wood I-joists: an industry overview. Forest Products Journal, 40(3): 15-20

[12] Leckie, F. A. and Dal Bello, D.J., 2009. Strength and Stiffness of Engineering Systems, Mechanical Engineering Series, 696 p.

[13] Balasubramanian, M., Jayabalan, V. and Balasubramanian, V., 2008. A mathematical model to predict impact toughness of pulsed current gas tungsten arc welded titanium alloy [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 35(9/10): 852-858.

[14] Lakshminarayanan, A. K. and Balasubramanian, V., 2009. Comparison of RSM with ANN in predicting tensile strength of friction stir welded AA7039 aluminium alloy joints. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 19(1): 9-18.

[15] Cochran W. G. and Cox, G. M., 1962. Experimental design [M]. New Delhi: Asia Publishing House, 42(5): 304-309.

[16] Manonmani, K., Murugan, N. and Buvanasekaran, G., 2007. Effect of process parameters on the bead geometry of laser beam welded stainless steel sheets The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 32: 1125-1133.

[17] Kielmann, B.C., Militz, H., Mai, C. and Adamopoulos S., 2013. Strength changes in ash, beech and maple wood modified with a n-methylol melamine compound and a metal-complex dye. Wood Reserch, 53(3):343-350.

[18] Niemz, p., Clauss, S., Michel F., Hansch, D. and Hansel A., 2014. Physical and mechanical properties of common ash (Fraxinus excelsior L.). Wood Reserch, 59(4): 671-682.

[19] Vinson, J.R., 1999. The behavior of sandwich structures of isotropic and composite materials. Lancaster: Technomic.

[20] Rémi, A.A., 2016. Lateral torsional buckling of wood I-joist. University of Ottawa.

[21] Rémi, S.A. and Ghasan. D., 2017. Experimental and numerical investigation of lateral torsional buckling of wood I-joists. Canadian Journalof Civil Engenieering, 45:41–50.