تحقیق روش تقلیل ظرفیت باربری

در این روش اثر لاغری به صورت کاهش ظرفیت باربری مقاوم قطعه فشاری منظور می‌شود. به این ترتیب که بار محوری و لنگر خمشی مقاوم قطعه لاغر کمتر از مقادیر نظیر برای قطعه غیرلاغر درنظر گرفته می‌شود.

ضریب تقلیل ظرفیت باربری، R، که در این روش بکار برده می‌شود، کوچکتر از یک است و در بار محوری و لنگر خمشی مقاوم قطعه ضرب می‌شود و یا بار محوری و لنگرهای خمشی به دست آمده از آنالیز الاستیک معمولی سازه بر آن تقسیم شده و مبنای طراحی قطعه قرار می‌گیرند.

روش تقلیل ظرفیت باربری را نباید برای قطعات فشاری با دو انتهای مفصلی بکار برد.

روش تقلیل ظرفیت برای قاب‌ های مهار شده

روش تقلیل ظرفیت باربری را در صورتی می‌توان برای قطعات فشاری مهار شده بکار برد که نسبت  باشد.

الف) در صورتی که انحنای قطعه فشاری مضاعف باشد؛

                                                              (29-9)

ب) در صورتی که انحنای قطعه فشاری ساده باشد؛

اگر باشد،

                                                              (30-9)

اگر  باشد،

                                                              (31-9)

در روابط فوق، e برون محوری بار فشاری در قطعه است.

ج) چنانچه بار محوری در قطعه از مقدار 0.1fcAg کوچکتر باشد، ضریب R را می‌توان بزرگتر از مقادیر حاصل از بندهای الف و ب درنظر گرفت. در این حالت می‌توان ضریب R را با درون‌یابی خطی بین R=1 برای حالت بدون بار محوری و R محاسبه شده در بندهای فوق برای بار محوری برابر 0.1fcAg بدست آورد.

روش تقلیل ظرفیت برای قاب‌های مهارنشده

روش تقلیل ظرفیت باربری را در صورتی می‌توان برای قطعات فشاری مهار نشده بکار برد که  باشد و مقدار درصد آرماتور منفی در تیرهای متصل به دو انتهای قطعه فشاری کمتر از 01/0 نباشد.

ضریب طول موثر، k' از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

k'=0.78+0.22                                                               (32-9)

در این رابطه  میانگین دو مقدار  برای دو انتهای عضو فشاری است.

ضریب تقلیل ظرفیت باربری در اعضای فشار مهار نشده از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

                                                           (33-9)

در روابط 9-29 تا 9-33 داریم:

lu: طول آزاد ستون؛

r: شعاع ژیراسیون در حول محور خمش؛

k': ضریب طول موثر طبق رابطه 9-32؛

: متوسط  مربوط به دو انتهای ستون.

ستون‌ها ΣEI/L

= در هر انتها

تیرها ΣEI/L

مثال 9-2

برای ستون AB در مثال 9-1، ضریب تقلیل ظرفیت را محاسبه نمایید.

حل:

با توجه به ارقام محاسبه شده در مثال 9-1 داریم:

با توجه به اینکه ستون‌ مهار نشده است، به کمک رابطه 9-32 ضریب طول کمانش محاسبه می‌شود:

تقریباً در محدوده قابل استفاده قرار دارد. پس:

مقادیر نیروی محوری و لنگر خمشی نهایی باید بر ضریب فوق تقسیم شده و ستون بر اساس نیروهای افزایش یافته مورد طراحی قرار گیرد. به عنوان مثال برای ترکیب بار قائم و جانبی داریم:

Nu=1500/0.64=2344                           افزایش یافته

Mu=(130.3+41.4)/0.64=268kN.m               افزایش یافته

ملاحظه می‌گردد که این روش نسبت به روش تشدید لنگر خمشی محافظه‌کارانه است.

آیین‌نامه بتن ایران صراحت ندارد که آیا در روش تقلیل ظرفیت می‌توان ستون را برای بارهای قائم مهار شده فرض کرد یا نه؟

مسائل فصل نهم

توجه: در مسائل زیر در صورت لزوم بجای استفاده از  از  استفاده شود.

9-1- در قاب نشان داده شده در شکل، ضریب تشدید لنگر ستون A را تعیین نمایید. کلیه ستون‌های طبقه اول با مقطع مربع 400×400 و کلیه ستون‌های بالاتر 350×350 و مقطع تیر 350×600 میلمتر می‌باشد. قاب در مقابل انتقال جانبی مهار شده و نیروی محوری بدون ضریب ستون مورد بحث N=1600kN می‌باشد. سایر مشخصات به شرح زیر است:

fc=35     fy=300N/mm2                         MT=60                MB=30kN.m

βd را مساوی صفر فرض کنید و کلیه نیروها بدون ضریب می‌باشند.

9-2- مساله 9-1 را در صورتی که قاب مهار نشده باشد، مجدداً حل نمایید (40درصد لنگرها ناشی از بار قائم و 60درصد ناشی از بار جانبی است. بار محوری تماماً متعلق به بار قائم است).

شکل مساله 9-1

9-3- در شکل مساله 9-1، با فرض قاب مهار شده، ستون B را طراحی نمایید. نیروهای بدون ضریب وارد بر ستون B به شرح زیر می‌باشند:

N=2350 kN    Mt=90kN.m                  MB=45kN.m       

fc=35               fy=300N/mm2               βd=0.6

ستون دارای انحنای ساده است.

9-4- مساله 9-3 را در صورتی که قاب مهاربندی نشده باشد، مجدداً حل نمایید (40درصد لنگرها ناشی از بار قائم و 60درصد ناشی از بار جانبی می‌باشد. بار محوری تماماً متعلق به بار قائم است.

9-5- در قاب مهاربندی نشده نشان داده شده در شکل، لنگر تشدید یافته ستون AB را محاسبه نمایید. ابعاد ستون‌های بالا و پایین مساوی ستون طبقه موردنظر می‌باشد.