مثال محاسبات طراحی دستی ستون های قاب خمشی فولادی

طراحی دستی ستون های قاب فولادی

در این آموزش  مثالی از  از ضریب طول موثر ستون های موجود در یک قاب ساختمانی را حل می کنیم. یک قاب ساختمانی دارای دو جهت x و y است که فرض می شود که جهت y کنترل کننده بوده و ستون های راستای y را مد نظر قرار می دهیم.

دهانه های تیر ها در این قاب دارای 5 متر طول و ارتفاع ستون ها 3.5 متر است. در طبقه همکف تمامی ستون ها دارای تکیه گاه مفصلی بوده و ستون ها پیرامونی طبقات 2 و 4 از لحاظ جانبی مهار شده اند. سایر ستون های این طبقات نیز به دلیل آن که برای تیرها تغییر شکل محوری در نظر گرفته نمی شود مهار شده در نظر گرفته می شوند.

 مقطع تیر ها از مقاطع IPE و مقطع ستون ها از مقاطع IPB انتخاب می شود. مشخصات مکانیکی مقاطع انتخابیمان را از جدول اشتال برداشت می کنیم.  فولاد استفاده شده از نوع st37 است. به جز اتصالات مفصلی که توسط تکیه گاه ها فراهم شده اند، مابقی اتصال صلب هستند. 

 ابتدا می بایست سختی خمشی تیر ها و ستون ها را محاسبه کنیم. سپس برای ستون ها مهار شده و مهار نشده ضریب طول موثر را حساب می کنیم. 

ستون های مهار نشده(sway columns)

ستون های طبقات 1 و 3 از لحاظ جانبی مهار نشده اند. هر ستون دارای دو گره بالایی و پایینی است که می بایست سختی خمشی المان های متصل به هر گره ستون شامل تیر، ستون و تکیه گاه را مد نظر قرار دهیم.

 مطابق با مبحث دهم مقررات ملی ضریب G انتهای مفصلی ستون و یا  هر ضریب G برابر با مقدار نظری بی نهایت، برابر با  10 در نظر گرفته می شود. ضریب G برای گره میان قابی ستون ها از نسبت مجموع سختی ستون ها به مجموع سختی تیر های متصل به آن گره محاسبه می شود.

مطابق با آیین نامه در صورتی که انتهای دور تیر متصل به گره میان قابی ستون صلب باشد، ضریب 0.67 و در صورتی مفصلی باشد ضریب 0.5 در سختی خمشی آن تیر ضرب می شود. همچنین در صورتی که انتهای نزدیک تیر مفصلی باشد سختی خمشی آن 0 در نظر گرفته می شود. 

پس از محاسبه ضرائب G دو گره ستون با توجه به نمودار پیوست 1 مبحث 10  ضریب طول موثر ستون محاسبه می شود. همین روند برای تمامی ستون ها مهار نشده قاب سازه ای  تکرار می شود.

 دقت شود که ضریب طول موثر ستون ها مهار نشده بزرگتر از 1 است. 

ستون های  مهار شده(non-sway columns):

ضرائب طول موثر این ستون ها دارای مقادیر کوچکتر از 1 هستند. 

مطابق مبحث دهمدر صورتی که انتهای دور تیر صلب باشد ضریب 2 و در صورتی که مفصلی باشد ضریب 1.5 را در سختی خمشی نظیر آن تیر ضرب می کنیم. هرگاه انتهای نزدیک تیر مفصلی باشد سختی خمشی آن تیر برابر با 0 است. 
دقت شود که به صورت محافظه کارانه ضریب طول موثر ستون های قاب های مهار شده برابر با 1 در نظر گرفته می شود. 

کنترل کمانش خمشی:

درمرحله بعد می خواهیم تا مقاومت ستون بحرانی را بدست بیاوریم و با توجه به آن که ارتفاع و شعاع دوران تمامی ستون ها یکسان است این مقاومت مربوط به ستونی با بیشترین ضریب طول موثر است. حال ضریب لاغری ستون بحرانی محاسبه شده و مطابق آموزش های پیشین با مقادیر حدی آیین نامه مقایسه شده و تنش بحرانی کمانش و مقاومت محوری ستون محاسبه می شود. 

کنترل کمانش پیچشی:

به طور مشابه تنش بحرانی و مقاومت فشاری نظیر این حالت حدی نیز محاسبه شده و مقدار کمینه مقاومت فشاری دو حالت حدی، مقاومت حاکم بر طراحی خواهد بود. 

 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.