:قطعات فشاری به ان دسته از قطعات سازه ای اطلاق میشود که تحت اثر نیروی محوری فشاری و یا ترکیب نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار میگیرند و از انواع انها میتوان به قوسها –پوسته های فشاری – دیوارها و اعضا خرپایی اشاره کرد.
9-2:اگر نسبت ابعادی و وضعیت انتهایی و کلی یک ستون طوری باشد که ستون تحت بارهای نهایی براساس بار محوری و لنگر خمشی که به صورت معمولی محاسبه میشود به مرحله شکست برسد ان ستون (ستون کوتاه)نامیده میشود.
در مقابل اگر ابعاد ستون و وضعیت قرار گیری ستون به گونه ای باشد که با تغییر شکل جانبی ستون لنگر خمشی اضافه ای در ستون معادل حاصل ضرب بار محوری در تغییر مکان جانبی ایجاد شود و شکست ستون تحت اثر این لنگر اضافه به علاوه اثرات بار محوری و لنگر خمشی اولیه اتفاق بیفتد این ستون (ستون بلند) یا (ستون لاغر)خوانده میشود
9-3:حاصل ضرب بار محوری در تغییر مکان جانبی ستون را به نام لنگر ثانویه یاد میکنند و معمولا اجازه داده میشود که در ستون هایی که اثرات ثانویه بیش از 5 در صد از مقاومت ستون نمی کاهد طراحی به صورت متداول در ستون های کوتاه انجام گیرد.
9-5:فولادهای طولی – فولادهای عرضی به صورت تنگ – فولادهای عرضی به صورت دورپیچ –
9-6:فولاد های عرضی به صورت تنگ بسته در فواصل مناسب به عنوان قید جانبی برای فولاد های طولی عمل میکنند. فولادهای عرضی به صورت تنگ بسته اولا نقش اجرایی داشته و فولادهای طولی را در هنگام بتن ریزی و ارتعاش بتن در جای خود مهار کرده و از چسبیدن انها به بدنه قالب جلوگیری میکنند و ثانیا با کوتاه کردن طول ازاد فولاد های طولی از کمانش انها تحت تنشهای فشاری بالا جلوگیری کرده و مقاومت ستون را بالا میبرند فولادهای عرضی به صورت تنگ بسته همچنین در مقابل نیروی برشی احتمالی موجود در ستون مقاومت میکنند.اگر چه اصولا در ستون ها و تحت بار قائم برش قابل توجهی ایجاد نشده و غالبا ظرفیت برشی بتن مقطع جوابگو خواهد بود.
9-7: در ستون بتن آرمه با دورپیچ حلقوی فولادهای طولی و فولادهای عرضی به شکل دورپیچ حلقوی کلیه مزایا و وظایف فولادهای طولی وعرضی در ستون بتن آرمه با تنگ بسته را تامین میکنند به علاوه با جلوگیری از اتساع جانبی بتن محصور شدگی مناسبی برای بتن هسته ستون فراهم کرده و بنابراین شکل پذیری و مقاومت فشاری بتن هسته را افزایش میدهد این محصور شدگی از نوع محصور شدگی انفعالی یا غیر فعال بوده و فقط با افزایش بار فشاری ظهور میابد.
9-8:در این ستون پس از رسیدن به بار فشاری حداکثر تا حدودی جدا شدن و ریختن پوسته بتن اتفاق می افتد و بتن پوسته عملا از باربری خارج میشود به علاوه فولاد دور پیچ با ایجاد محصور شدگی برای بتن هسته مقاومت و شکل پذیری هسته بتن را بهبود میبخشد.
9-11: حداقل فولاد طولی ستون را برابر با یک درصد سطح مقطع ناخالص بتن ذکر میکند به منظور جلوگیری یک شکست ناگهانی و ترد است نظیر آنچه که در مورد یک مقطع بتنی بدون فولاد تحت بار فشاری اتفاق می افتد از طرفی بکار گرفتن حداقل یک در صد فولاد طولی مقادیر خزش و آفت را کاهش داده و مقاومت خمشی حداقلی را نیز برای ستون فراهم میکند.
9-12: حداکثر فولاد طولی ستون را به هشت درصد سطح مقطع ناخالص ستون محدود میکند محدودیت حداکثر فولاد طولی به جهت جلوگیری از تراکم میلگرد و مشکلات اجرایی مرتبط با آن است در عمل با قرار دادن بیش از پنج درصد تا شش درصد فولاد طولی در مقطع ریختن بتنی که به خوبی در قالب و اطراف میلگردها جای گیرد مشگل خواهد بود .
9-13: فاصله نگهدار یک میله قائم با قلاب های انتهایی کوچک است که دورپیچ را تا زمان سخت شدن بتن در موقعیت خود نگه داشته و گام مورد نظر را حفظ می کند .
9-14: الف – اگر از میلگردی کوچک تر از نمره 16 برای دورپیچ استفاده میشود:
-در صورتی که قطر دورپیچ نیم متر و کوچکتر باشد : از دو فاصله نگه دار استفاده شود.
-در صورتی که قطر دورپیچ 50 سانتی متر تا 75 سانتی متر باشد : از 3 فاصله نگه دار استفاده شود.
-در صورتی که قطر دورپیچ بزرگتر از 75 سانتی متر باشد : از 4 فاصله نگه دار استفاده شود.
ب- اگر از میلگرد نمره 16 و بزرگتر برای دورپیچ استفاده شود:
-در صورتی که قطر دورپیچ 60 سانتی متر و کوچک تر باشد : از 3 فاصله نگه دار استفاده شود.
-در صورتی که قطر دورپیچ بزرگتر از 60 سانتی متر باشد: از 4 فاصله نگه دار استفاده شود.
9-16: بار محوری خالص در یک عضو فشاری را میتوان به صورت باری تعریف کرد که در صورت افزایش تا رسیدن مقطع به نقطه نهایی شکست کرنش فشاری تمام نقاط مقطع را هم زمان به کرنش نهایی برساند.
مرکز پلاستیک مقطع فشاری نقطه از مقطع خواهد بود که اگر باری در ان نقطه وارد شود در لحظه نهایی شکست کرنش تمام نقاط مقطع را هم زمان به کرنش نهایی برساند
9-19:اگر در یک ستون بار محوری و لنگر خمشی وارد بر مقطع در لحظه نهایی باربری ستون به صورتی باشد که بالانس بیشتر باشد ستون باشکست فشاری مواجه خواهد شد ولی اگر بار محوری و لنگر خمشی وارد بر مقطع ستون در لحظه نهایی طوری باشد که بالانس کمتر باشد شکست ستون از نوع شکست کششی خواهد بود .
9-21: رفتار ستون را در حالتی که بالانس کمتر بوده و همراه با شکست کششی باشد رفتار نوع یک ستون است.
و اگر در حالتی که بالانس بیشتر باشد اگر فولادهای یک وجه مقطع به کشش کار کنند رفتار ستون را رفتار نوع دو است.
و اگر کل مقطع به فشار کار کند رفتار ستون را رفتار نوع سه مینامند.
7-1:تحت خمش بهتر است چون در این حالت تغییر شکل بیشتری دارد که این نوعی علامت هشدار برای سکنه می باشد،با این حال شکست برشی در یک مقطع تقریبا بدون ظهور علامت خطر است به همین دلیل در طراحی نیز ضریب کاهش مقاومت چشم گیری به آن تعلق میگیرد .
7-3:از آنجا ضعف عمده بتن در کشش است در یک تیر تحت بار گسترده مقدار این تنش ها در نزدیکی تکیه گاه کم است وهر چه به وسط دهنه نزدیک می شویم مقدار این تنش در ناحیه ی کششی افزایش میابد وباعث تغییر شکل بیشتر در این ناحیه میگردد.
7-5:تر ک برشی :این نوع ترک د رنزدیکی تکیه گاه به وجود می آید ومعمولا تحت زاویه ی 45درجه می باشد.2)ترک هایی خمشی :این نوع ترکها در وسط دهانه ودر جای که نیرو ی زیادی در ناحیه ی کششی وجود دارد بوجود می آید.3)ترکهای برشی ،خمشی :این نوع ترکها در ناحیه ی بین تر کهای خمشی وترکهای برشی بوجود میآید.
7-6:عملکرد تیر:در صورتی که بازوی لنگر نیروهای فشاری وکششی ثابت بماندویا در جاهایی که عملکرد خمشی غالب باشد رخ می دهد.
عملکرد قوس:عملکرد قوس در انتقال برش بیان گر تغییرات شدید در بازو ی فشاری و کششی بوده ودر بتن ترک نخورده ودر نزدیکی تکیه گاه تیر ،یعنی جای که بار خارجی از ناحیه ی فشاری به طرف تکیه گاه ،توسط یک قوس فشاری در بتن منتقل می شود ،رخ می دهد.
7-7: 1)شکست خمشی:این شکست بیش تر برای تیرهای لاغر تحت بار متمرکز وبا a/d>5.5ویا تحت بار گسترده وبا lc/d>16اتفاق می افتد.
2)شکست قطری کششی :این حالت شکست اغلب برای تیر های معمولی یا تحت بار متمرکز وبا 2.5<
5.5>a/dرخ می دهد.
3)شکست برشی فشاری وشکست برشی کششی:این حالت از شکست ممکن است برای تیر های نسبتا عمیق تحت بار متمرکز با 1<2.5="" اتفاق="" می="" افتد.<="" font="">
<2.5="" اتفاق="" می="" افتد.<="" font="">
7-8:تیرهای که شکست آنها خمشی باشد از تیرها با رفتاری شکل بذیر خواهد بود .در شکست قطری کششی اساسا دارای رفتاری ترد وشکننده اند.ولی در شکست برشی فشاری وشکست برشی کششی عموما در ناحیه ی فشاری دارای شکست تردی است ودر ناحیهی کششی از مقدار این تردی کمتر می شود.
7-9:نقش فولاد برشی در یک تیر بتن آرمه تحمل نیر وهای برشی میباشد که این مقدار در تکیه گاه ها مقدار کمی نیست ومقدار این نوع فولاد در نزدیکی تکیگاه ها به مراتب بیشتر از سایر نقاط تیر است.
7-10: 1)فولاد برشی قائم .2)فولاد برشی مایل بازاویهی حداقل 45 درجه نسبت به افق.3) فولاد برشی مایل بازاویهی حداقل 30 درجه نسبت به افق.4)ترکیبی از فولاد برشی قائم و فولاد خم شده طولی .5)شبکه سیمی جوش شده.6)دوربیج ویا فولاد عرضی حلقوی.
7-11:فولاد قائم از طریق کار کردن با آن ونیز راحتی کار کردن وهمچنین کم شدن خطا واشتباه در این خاموتها کم می شود،ولی در فولاد های مایل چون تحت زاویه قرار می گیرند ممکن است قسمت بالای آن تامین نشودوامکان بروز خطا واشتباه در نحوه ای قرار گرفتن ان وجود دارد.
7-13:در اعضای که تحت نیروی برشی قرار می گیرند فقط اعضای قائم آنهاست که در مقابل نیروی فشاری مقاومت می کند واعضای افقی خاموت ها فقط در تحمل بیچش موثرندواین اعضای قائم ونیز چسبندگی در بعضی قسمت های بتن بخش اعظم این نیروها را تامین میکند.
7-14:زیرا اگر مقدار فاصله ی خاموت ها افزایش یابد عمق این نوع ترکها که در اثر نیروهای برشی بوجود می آید افزایش میابد ودر نتیجه باعث شکست تیر می شود بر این اساس باید فاصله این خاموت ها نیز به d/2محدود شود.
5-1:در این روش های طراحی ضرائب آنها به این گونه هستند که قبل از محاسبه لنگر نهایی ،ضریبی تحت عنوان ضریب افزایش بار به آن تعلق می گیرد و بس از محاسبه ی لنگر اسمی نیز ضریبی تحت عنوان ضریب کاهش مقاومت به آن تعلق می گیرد که این مقدار همیشه کمتر از (1) می باشد.
5-2:روش sdmوlsdبه ماهیت اصلی بارها ونیرو ها نزدیک تر است ،چون :1)رفتار مقطع دیگر خطی در نظر گرفته نمی شود.2)در این روش مقدار ضرائبی که به آن تعلق می گیرد دارای دقت بیشتر ی باشد.3)در این نوع از روش ها ی طراحی ضرائب برخلاف تنش مجاز در چند مرحله اعمال می شود که این خود باعث افزایش دقت محاسبه نیرو ها می شود.
5-3:در یک تیر خمشی انحنا به صورت تغییر زاویه ی خمشی به ازا طول واحد تیر تعریف می شود.
5-5:در یک تیر بتنی هر وقت فولاد موجود در مقطع جاری شود بدون افزایش بار انحنا ی چشم گیری خواهیم داشت.ولی در هر مقطعی که مقدار فولاد کششی موجود در مقطع کمتر از مقدار بالانس باشد رفتاری شکل بذیر ونرم خواهد داشت ومیزان شکل بذیری یک مقطع عبارت است از نسبت انحنای نظیر نقطه شکست نهایی به لحظه تسلیم فولاد های کششی.
5-6:جهت دستیابی به یک روش اصولی در طراحی بایستی براساس برخی از تئوری ها مانند نیرهای داخلی ونیز براساس همسازبودن تغییر شکل های مقطع،ارزیابی صحیح مقاومت مقطع ارائه می گردد.این فرضیات مهم عبارت اند از :1)اصل برنولی .2)بیو ستگی کامل بین فولاد وبتن.3)توزیع تنش در بتن وفولاد در یک مقطع بتن آرمه بر اساس منحنی های تنش- کرنش.
5-8:دلیل این مقدار فولاد در روش های lsdو )sdmحتی اگر این مقدار از طریق محاسبه بدست بیاید)این است که،اگر مقدار فولاد موجود در تیر کم باشد، قبل از اینکه تنش در دورترین تار کششی بتن باعث ایجاد ترک در تیر شود ،فولاد موجود در تیر بتنی در ناحیه ی کششی جاری شود.اا
4-2:درزمانی که تنش در دورترین تار کششی خود به مدول گسیختگی میرسد ترکها ایجاد شده (ولی رفتار بتن در ناحیه ی خطی عمل می کند)وبا افزایش تنشها مقدار ترکها بیشتر شده تا جایی که دیگر ترکها افزایش نیافته وبا افزیش تنش ها فقط عمق آنها افزایش میابد.
4-3:دلیل اصلی در شکست ترد ونرم در مقدار فولاد موجود در تیر(در ناحیه ی کششی میباشد).که اگر مقدار فولاد در ناحیه کششی کم باشد در اثر بار وارده ابتدا فولاد جاری شده وبعداز تغییر شکل زیاد، تیر تخریب میشود این نوع شکست ، شکست نرم نامیده می شودواگر مقدار فولاد در تیر (در ناحیه ی کششی )زیاد باشد فولاد در اثر بارهای وارده ،جاری نشده وبتن در ناحیه ی فشاری به صورت ناگهانی بکیده می شود.
4-4:کم بودن یا زیاد بود ن فولاد نسبت به یک شرایط مرزی را با فولادی به نام فولاد متوازن مشخص می کنند.فولاد متوازن مقدار فولادی است که با افزایش میزان بار،درست در همان لحظه که فولاد در ناحیه کششی به حد تسلیم می رسد بتن در ناحیه فشاری به حدخرد شدن برسد.
4-5:از جمله مزایا های آنها می توان به. 1:بروز این تغیر شکل ها زنگ خطری برای اهالی انجاست.2:میزان جذب انرژی در این گونه سازه ها بیشتر است.3:مقدار باز توزیع آنها بیشتر است نسبت به سایر مقاطع.
4-6: طراحی در ناحیه الاستیک یعنی رفتار بتن در کشش وفشار به صورت خطی است واین مقطع غیر اقتصادی ترین نوع طراحی است.در طراحی الاستو بلاستیک رفتار بتن در فشار وفولاد در کشش به صورت خطی است.طراحی الاستو بلاستیک نسبت به الاستیک اقتصادی تر است.ازجمله تشابه ای دو روش رفتار خطی آنها در فشار است.
4-7:مقدار لنگری است که اگر به یک تیر وارد شود در ناحیه کششی ترک بر میدارد ومحاسبه مقدار این لنگرها توسط روابط مقاومت بدست می آید.
3-1: هدف از طراحی در یک سازه چیست؟
تامین ایمنی کافی و رعایت اقتصادی می باشد یک عضو سازه ای اساسا از ان جهت طرح میشود که از ایمنی کافی برخوردار باشد به این مفهوم که در مقابل بارهای وارده و تحت انواع شرایط محتمل از پایداری برخوردار باشد.
3-2: از مسائل تاثیر گذار در طراحی چه مسایلی ماهیت احتمالی داشته و پیش بینی دقیق انها ممکن نیست؟
1-پیش بینی دقیق بارهای وارده بر سازه و نیز پیش بینی دقیق توزیع بارها
2-مقاومت مصالح مصرفی
3-انالیز سازه و تعیین تنش در اجزای سازه
4-جزئیات اجرایی اجزای سازه نیز به دلایل کارگاهی و خطاهای انسانی معمولا به صورت کامل با انچه در طراحی تعیین میشود انطباق ندارد.
3-3:ضریب اطمینان چیست؟ و چه نقشی ایفا میکند؟
معمولا برای تامین ایمنی کافی در سازه باید شرایط بارگذاری را تا حدودی دست بالا و شرایط مقاومت اجزا را تا حدودی دست پایین در نظر بگیریم تا ضریب اطمینان کافی در مقابل شرایط عملی فراهم گردد هر چه ضریب اطمینان در طراحی بزرگتر باشد ایمنی بیشتری برای سازه در نظر گرفته میشود.
3-4: انواع روشهای طراحی سازه را نام برده و مشخص کنید هر کدام از این روش ها در چه دوره ی زمانی کاربرد داشته اند یا دارند؟
1: روش تنش های مجاز=که نام دیگرش روش تنش بهره برداری میباشد از روشهای قدیمی طراحی سازه است که تا قبل از سال 1956 میلادی به عنوان تنها روش طراحی سازه های بتنی مطرح بوده است.
2- روش طراحی مقاومت
3-روش طراحی در حالت حدی= که نام دیگرش روش طراحی بر مبنای ضریب بار میباشد در نیمه قرن 20 پایه گذاری شد و در سالهای اخیر مورد توجه بیشتری قرار گرفته است.
3-5: در روش تنش های مجاز بارهای جانبی بدون ضریب وارد میشوند یا با ضریب توضیح دهید؟
آئین نامه ها معمولا قید میکنند که این بارها بدون ضریب جمع شوند اما در این حالت میتوان تنش های مجاز را تا 33 درصد افزایش داد.
3-6: ایمنی در روش تنش های مجاز چگونه تامین میشود؟
با تعیین ضریب اطمینان مناسب براساس آئین نامه شرایط لازم برای تامین ایمنی کافی در طراحی سازه فراهم میشود . تنش های مجاز با تقسیم تنش تسلیم فولاد و یا مقاومت بتن بر عدد ضریب اطمینان تعیین میشود عدد ضریب اطمینان ممکن است در محدوده ی 1.5 تا 2.5 در نظر گرفته شود.
3-7: در روش طراحی مقاومت چرا از ضریب کاهش مقاومت استفاده میشود؟
1-احتمال مقاومت کمتر یک عضو براساس تغییرات ممکن در مقاومت مصالح مورد استفاده و ابعاد
2-دقیق نبودن معادلات طراحی
3-درجه ی شکل پذیری و قابلیت اعتماد مورد نیاز در عضو تحت بار
4-اهمیت عضو در سازه
3-10:ضوابط بهره برداری چیست و در روش طراحی مقاومت چگونه کنترل میشود؟
در روش طراحی مقاومت علاوه بر انکه گسیختگی مقطع تحت نیروهای داخلی ایجاد شده بر اساس بارهای با ضریب و ضرائب کاهش مقاومت کنترل میشود شرایط مناسب بهره برداری نیز کنترل میگردد این شرایط که تحت عنوان ضوابط بهره برداری بیان میگردد شامل کنترل خیز تیر و نیز کنترل عرض ترک مقطع میباشد.
3-11:توضیح دهید که روش طراحی در حالات حدی چگونه بر مفاهیم احتمالات استوار است؟
طراحی در حالات حدی یک روش طراحی مبتنی بر مفاهیم احتمالات است احتمال شکست یک سازه را میتوان با براورد کمتری از مقاومت ان و تخمین بالاتری از اثرات بار و اطمینان از اینکه مقاومت بیشتر از اثرات بار است کاهش داد.
3-12:نقش ضرایب ᶲ و α را در روش طراحی در حالات حدی مشخص کنید؟
ᶲ = ضریب مقاومت که به نام ضریب کاهش ظرفیت و یا ضریب عملکرد نیز خوانده میشود که همیشه کوچک تر از واحد بوده و منعکس کننده ابهامات و موارد نامعلوم در تعیین مقاومت میباشد اثرات بار تاثیر اسمی بار بر اساس بارهای مشخص است.
α = یک ضریب بار است که معمولا بزرگتر از واحد بوده و قابلیت اضافه بار و نیز ابهامات متناظر با تعیین اثرات بار را منعکس میکند.
3-13:منظور از حالات حدی نهایی و حالات حدی بهره برداری در طراحی در حالات حدی چیست؟
حالات حدی نهایی = حالت هایی است که به حداکثر ظرفیت باربری سازه یا قسمتی از ان مربوط میشود.
حالات حدی بهره برداری = حالت هایی است که به معیارهای قابلیت بهره برداری سازه و یا پایایی آن مربوط میشود.
3-16: در آیین نامه بتن ایران حالات حدی نهایی به چه صورت هایی رخ می دهد؟
براساس این آیین نامه سازه به صورتی طراحی میشود که با ایمنی مشخص تحت هیچ یک از شرایط نامساعد بارگذاری هیچ یک از حالت های ویژه برای سازه پیش نیاید.
3-17: در آبا حالات حدی بهره برداری به چه صورت هایی ممکن است اتفاق بیفتد؟
1-تغییر شکل بیش از حد سازه یا اجزا ان به صورتی که اثر نامطلوبی در ظاهر سازه و یا عملکرد مناسب ان ایجاد نموده و به خود سازه نازک کاری موجود در ان و یا قطعات غیر سازه ای اسیب برساند
2- صدمات موضعی نظیر ترک خوردگی پوسته شدن و یا تخریب بیش از حد سطح بتن به صورتی که نیاز به نگهداری بیش از حد متعارف داشته باشد و یا احتمال خوردگی میلگردها را افزایش دهد و در نتیجه به وضعیت ظاهری و عملکرد مناسب سازه اسیب برساند.
3-لرزش بیش از حد سازه در اثر بارهای بهره برداری یا عملکرد ماشین الات نصب شده و یا نیروی باد به صورتی که باعث تشویش خاطر استفاده کنندگان شود و یا عملکرد مناسب سازه را دچار مشکل کند.
4- حالت های حدی دیگری که ممکن است با تشخیص و قضاوت مهندس محاسب سازه برای سازه های خاص با عملکرد نامتعارف تعیین شود.
3-19: روش هایی را که آبا برای تحلیل یک سازه بتن آرمه مجاز میداند نام ببرید؟
1-تحلیل خطی
2-تحلیل خطی همراه با بازپخش محدود
3-تحلیل غیر خطی
4-تحلیل پلاستیک
3-22: منظور از ضرایب جزئی ایمنی مقاومت در ایین نامه بتن ایران چیست و مقادیر انها چقدر است؟
ضریب جزئی ایمنی مقاومت بتن : 0.60
ضریب جزئی ایمنی مقاومت فولاد : 0.85