مثال محاسبات طراحی دستی تیر-ستون های قاب خمشی فولادی

مثال طراحی تیر-ستون

1.چکیده

در این جلسه مثالی از طراحی  تیر- ستونقرار گرفته در داخل یک قاب خمشی فولادی یک طبقه، یک دهانه را حل کرده و آموزش می دهیم. در طراحی این تیر-ستون هم اثرات p-δ که مربوط به تغییر شکل های داخل عضو است، و هم آثار مرتبه دوم مربوط به p-Δ که مربوط به تغییر شکل جانبی قاب است، لحاظ خواهد شد. 

2.تعریف مسئله

برای ستون ها از مقطع IPB و برای تیر از مقطع IPE استفاده شده است. ارتفاع ستون 3.5 متر بوده و طول دهانه تیر 5 متر است. مقادیر بارگذاری شامل بار های مرده، زنده، و بار جانبی باد مشخص شده اند. 

روند تحلیل و طراحی به صورتی است که ابتدا بار نهایی با توجه به ترکیب بار های مربوطه مشخص می شوند. و مشخصات هندسی و مکانیکی مقطع ستون از جدول اشتال برداشت می شود. 

مطابق با مباحثی که در طراحی تیر-ستون ها بیان شد، قاب مورد نظر به دو قاب مهار شده و مهار نشده جانبی( sway  و non-sway ) تبدیل شده تا از اصل برهم نهی آثار قوا(super position) استفاده کرده و نیرو های مورد نیاز روابط طراحی تیر ستون ها را بدست آوریم. 

قاب را با استفاده از نرم افزار SAP2000 تحلیل می کنیم تا لنگر خمشی و نیروی محوری داخلی را برای هر دو جزء قاب بدست بیاوریم. 

مطابق با آموزش مثال طراحی تیر-ستون منفردمقاومت را ابتدا با در نظر گرفتن تیر-ستون به عنوان یک عضو محوری ستونی و سپس به عنوان یک عضو خمشی تیری بدست آورده و صحت عملکرد تیر-ستون را در این دو حالت کنترل می کنیم. 

3.محاسبه مقاومت به عنوان ستون

 کمانش موضعی ستون فرضی را کنترل کرده و سختی خمشی تیر و ستون را بدست می آوریم. دقت شود که ضرائب طول موثر برای جزء قاب اصلی محاسبه شود و جزء قاب های فرعی تنها به دلیل محاسبه تلاش های داخلی ثقلی و جانبی مورد نیاز روابط طراحی تیر-ستون تشکیل شده است. ضریب طول موثر مطابق با آموزش مثال طراحی دستی ستون های قاب خمشی انجام می شود. سپس تنش بحرانی و مقاومت محوری از روابط مبحث دهم که بر مبنای روش طراحی ضرائب بار و مقاومت (LRFD)است محاسبه می شود. 

حال کمانش پیچشی کنترل شده و تنش بحرانی و مقاومت موجود نظیر این حالت حدی نیز محاسبه می شود. و مقدار کمینه مقاومت ها برابر با مقاومت حاکم بر طراحی ستون است. 

4.محاسبه مقاومت به عنوان تیر

مطابق با مباحث درسنامه آموزش طراحی دستی تیر فولادی ابتدا فشردگی مقطع تیر فرضی بررسی شده، سپس حالت حدی تسلیم و کمانش پیچشی-جانبی با توجه به فاصله بین قیود جانبی تیر فرضی کنترل کرده و مقاومت خمشی نظیر هر حالت را بدست می آوریم پر واضح است که مقاومت کمتر مقاومت حاکم بر طرح است. 

5.تعیین مقاومت به عنوان تیر-ستون

حال ستون به صورت یک عضو فشاری-خمشی یا تیر-ستون که حالت واقعی عضو است، در نظر گرفته می شود و مطابق با آموزش های مرتبط باطراحی تیر-ستون هاضرائب تشدید لنگر محاسبه می گردد. 

دقت شود که در موارد معدودی ضریب B₁ بزرگتر از 1 شده تا اثر p-δ لحاظ شود و در اکثر طراحی ها ضریب B₁ کوچکتر از 1 بوده و به دلیل آن که ضریب ماهیتی افزاینده دارد، آن را برابر با 1 در نظر می گیریم. 

 با استفاده از نرمافزار SAP2000  قاب هدف تحلیل شده و مقادیر تغییر شکل ها محاسبه شده و نمودار منحنی الاستیک رسم می شود. با توجه مقادیر تغییر شکل ها و مقادیر بار ثقلی معادل و بار جانبی،  بار کمانش الاستیک طبقه بدست آورده شده و متناظرا ضریب افزاینده B₂  مربوط به اثر P-Δ محسابه می شود. 

 ضرائب B₁ و B₂  در نیرو های داخلی  بدست آمده از دو جزء قاب تفکیک شده مهار شده و مهار نشده ضرب شده تا نیرو نهایی را تشدید کرده و آثار ناشی از تغییر شکل های مرتبه اول در تحلیل سازه لحاظ شود. 

روابط حاکم بر طراحی تیر-ستون ها که تابعی از نسبت مقاوت های فشاری و خمشی هستند، کنترل شده تا در صورت اغنا روابط، روند طراحی تکمیل شده و عضو در نظر گرفته شده به عنوان ستون های قاب خمشی با عملکرد تیری- ستونی تایید شود. 

6.خلاصه

در این مثال اثر مربوط به P-δ و p-Δ برای ستون های یک قاب فولادی لحاظ شده و خواهیم دید که با توجه به روابط آیین نامه برای در نظر گرفتن هر یک از این آثار از چه مقادیری استفاده شود. در این مثال قاب فولادی به دو قاب مهار شده و مهار نشده تبدیل شده تا ضرائب متفاوتی را در تلاش های نظیر هر قاب ضرب کرده و لنگر خمشی و نیوری محوری فشاری تشدید یافته ای را به تیر ستون اعمال کند. 

7. دپارتمان سازه سامانه کارگشا

متخصصین سازه سامانه کارگشا، در جلسات پیش رو مباحث مربوط به اتصالاتپیچی و جوشی شامل  تعاریف و کاربرد، روش طراحی، ضوابط آیین نامه ای و مثالهای کاربردی را به شما عزیزان ارائه خواهند نمود.  

مدت زمان این محصول ویدئویی آموزشی  23 دقیقه بوده و شامل تصاویر، روابط محاسباتی، توضیحات و تفاسیر آیین نامه‌ای عنوان محصول می باشد. 

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

• هیچ دیدگاهی ثبت نشده است.