آشنایی با طراحی تیر-ستون ها

طراحی تیر-ستونها

1. مقدمه

در این مجموعه از آموزش ها روند طراحی  تیر ستون ها  را آموزش می دهیم. نحوه طراحی و ضوابط آن ها را از آیین نامه بررسی کرده، و مثال هایی را از طراحی این اعضا فشاری-خمشی حل می کرده و آموزش می دهیم.

تیر-ستون ها مقاطعی هستند که همانند ستون های عادی، تحت فشار محوری قرار می گیرند. اما تیر هایی که با اتصال صلب(خمشی) به ستون ها متصل می شوند و یا بار های فشاری برون مرکز، منجر می شوند تا ستون ها علاوه بر بار فشاری تحت لنگر خمشی نیز قرار بگیرند. بنابراین ستون هم تحت فشار محوری و هم تحت خمش تک محوره و یا دو محوره ای که از جانب تیر ها به ان وارد می شود می بایست طراحی شوند. 

آیین نامه برای طراحی تیر ستون ها بر اساس نسبت مقاومت فشاری مورد نیاز به مقاومت موجود(نسبت مقاومت) یا به عبارت دیگر براساس آن که عضو ما بیشتر فشاری بوده یا بیشتر عضوی خمشی است روابط حاکم بر طراحی این اعضا  را ارائه می کند. 

در حالت اول که نیروی فشاری بیش از 20 درصد مقاومت موجود است(نسبت مقاومت بیش از 0.2)، به نسبت مقاومت فشاری اهمیت بیشتری داده شده و ضریب 1 برای این نسبت لحاظ می شود، و برای نسبت مقاومت های خمشی ضریب 8/9 اختصاص می یابد. 

اما برای حالتی که مقاومت فشاری مورد نیاز کمتر از 20 درصد مقاومت موجود باشد(نسبت مقاومت فشاری کمتر از 20 درصد) رابطه نظیر دارای ضریب 0.5 برای نسبت مقاومت فشاری و ضریب نسبت مقاومت خمشی برابر با 1 خواهد بود و در واقع در این حالت که نیروی خمشی حالت بحرانی تری پیدا می کند، ضریب نسبت مقاومت خمشی بیشتر شده و از طریق این ضریب، لنگر خمشی برجسته تر می شود. 

به طور کل نسبت مقاومت ها می بایست از 1 کوچکتر باشد تا عضو بتواند مقاومت مورد نیاز را براورده سازد.

2. آثار تغییر شکل مرتبه دوم

هنگامی طراحی تیر ستون ها  می بایست اثار تحلیل مرتبه دوم در نظر گرفته شوند. آثار تغییر شکل های مرتبه دوم 2 دسته هستند، p-Δ  و p-δ.

p-Δ

این پدیده ناشی از تغییر شکل کلی قاب است. در واقع رانش(drift) هر طبقه باعث می شود که Δ به وجود بیاید که از حاصل ضرب نیروی فشاری در Δ یک لنگر خمشی ایجاد شود، بنابراین می بایست لنگر را که به صورت استاتیکی بدست می اوریم، تشدیدکنیم. 

p-δ

این پدیده مربوط به تغییر شکل خود عضو است. یعنی کمانشی که عضو انجام می دهد باعث به وجود امدن یک δ در عضو می شود، که از حاصلضرب نیروی فشاری در δ هم مجددا لنگری مضاعف حاصل می شود، که لنگر اعمالی را تشدید می کند. 

آثار دو پدیده بر روی نمودار لنگر ستون بررسی می شود. پدیده p-Δ نقش موثری در افزایش لنگر اعمالی به ستون دارد. به همین دلیل در اکثر طراحی های سازه نیز این پدیده را می بایست لحاظ کنیم. اما پدیده p-δ  اثر کمتری دارد و معمولا از آن صرفه نظر می شود.

در ادمه روابط حاکم بر تحلیل مرتبه دوم، ضرائب تشدید لنگر و تمامی ضوابط مربوطه مربوطه به طراحی تیر ستون ها را از مبحث دهم توضیح داده و تفسیر می کنیم. 

 همچنین در آموزش های آتی از این مبحث برای درک بیشتر مثال هایی حل خواهد شد. 

3. دپارتمان سازه سامانه کارگشا

برای بهره مندی از خدمات محاسبات طراحی سازه بر اساس شرح خدمات سازه، در خواست خود را در لینک مشاوره فنی و مهندسی ثبت نمایید.

• هیچ دیدگاهی ثبت نشده است.