دانلود تحقیق کمانش جانبی

کمانش جانبی
نمونه تیر لانه‌زنبوری، مطابق استاندارد ایران و با بودن ورق اضافی در جان و جوش تمام نفوذی تحت بار متمرکز در وسط دهانه، به روشنی نشان داده شده است که در مورد تیر لانه‌زنبوری در ناحیه برش ثابت ، در جان مقطع توپر تحت تاثیر لنگر خمشی بزرگتر، یعنی جان نزدیکتر به وسط دهانه، اتفاق می‌افتد.

و با افزایش لنگر، مقاومت در مقابل کمانش جانبی - پیچشی جان کاهش می‌یابد.

در مورد تیرهای کوتاه، ظرفیت باربری با وقوع کمانش جانبی - پیچشی تیر محدود می‌گردد.

در مورد تیرهای بلندتر گرچه پلاستیسته گسترده به علت تشکیل مکانیسم کلی و ویرندلی مشاهده می‌گردد، معذلک به علت اثرات سخت‌شدگی تنجشی به خصوص در حالت مکانیسم ویرندلی، ظرفیت نهائی تیر با بروز یکی از صورت‌های کمانش کنترل می‌گردد و در صورتیکه تیر دارای تکیه‌گاههای جانبی کامل باشد، کمانش جانبی - پیچشی جان ظرفیت نهائی تیر را کنترل می‌نماید و در صورت عدم تامین تکیه‌گاههای جانبی کافی در تیرهای نسبتا بلند، کمانش جانبی - پیچشی کل تیر اتفاق می‌افتد.

طبق توصیه‌های ارائه شده توسط مالک (1371) در ضمیمه الف مبحث دهم مقررات ملی ساختمان مبنی بر رعایت حداقل شعاع برش در گوشهء بازشوها به اندازهء rmin=0/07Ds (Ds ارتفاع تیر پایه) که قبلا از طریق تئوریک توسط مالک تعیین گردیده بود، در اینجا از طریق آزمایش به تایید رسید و مشخص گردید که وجود این قوس باعث جلوگیری از گسیختگی ناشی از شکست گوشه‌های بازشو، در اثر تمرکز تنش ، حتی پس از بروز پلاستیستهء گسترش و همچنین افزایش قابل ملاحظه مقاومت در مقابل کمانش موضعی جان در این محل می‌گردد.

آزمایشات انجام شده روی تیرهای با ورق اضافی میانی، نشان داد که گرچه مقاومت در مقابل خمش اینگونه تیرها با افزایش ارتفاع، افزایش می‌یابد، معذلک در صورت عدم جلوگیری از بروز پدیده کمانش جانبی - پیچشی جان، ظرفیت نهائی تیر نسبت به تیر لانه‌زنبوری ساخته شده با همان مقطع و طول دهانه ولی بدون ورق میانی که دارای ارتفاع کمتری است ، به علت وقوع کمانش جانبی - پیچشی جان و متعاقبا گسیختگی در محل جوش ، کاهش می‌یابد و لذا در صورت لزوم افزایش مقاومت خمشی، ضرورت دارد به نحوی از وقوع کمانش جانبی - پیچشی جان با تامین تکیه‌گاه جانبی یا تقویت مناسب جان، جلوگیری می‌شود.

همچنین مقایسه نتایج حاصله از این آزمایشها و نتایج روشهای موجود ارائه شده توسط دیگران نشان‌دهندهء عدم جوابگوئی روشهای موجود در پیش‌بینی بار کمانش جانبی - پیچشی جان این تیرها می‌باشد.

با توجه به استفاده زیاد از تیر آهن لانه زنبوری ساخته شده از پروفیل "IPE180" در کشور، نتایج بدست آمده از آزمایشها، راهنمای مناسبی در زمینه مقاومت این پروفیل در مقابل کمانش جانبی - پیچشی جان برای طراحی این تیرها می‌باشد.

در عین حال از طریق روش تفاضلهای محدود و روش انرژی و روشهای تقریبی بار الاستیک کمانش جانبی - پیچشی جان محاسبه گردیده است که مقدمات لازم را برای تحقیقات گسترده‌تر جهت تعیین ظرفیت نهائی باربری جان تیر لانه‌زنبوری در مقابل این اثر به دست می‌دهد.

با توجه به نتایج تنجش سنج‌ها مشخص گردیده است که کمانش جانبی - پیچشی جان تیراستاندارد ایران در حیطه الاستوپلاستیک رفتار مصالح و در ترکیب با اثرات سخت‌شدگی تنجشی اتفاق می‌افتد.

برای جلوگیری از کمانش جانبی - پیچشی جان در مقاطع بحرانی می‌توان، در امتداد قطرهای فشاری تسمه‌هائی به طول وجه گوه به سطح جان اتصال داد، یا تسمه را در قسمت لبه گوه طوری قرار داد که دو سمت جان تسمه به لبه گوه جوش می‌شود و یا از ورق‌های پرکنندهء موضعی یا کلی سوراخ جان بهره گرفت .

تیرچه فلزی بدون شمع برای انجام این کار ابتدا مروری بر وظایف و عملکرد کشها در ساختمانها انجام میدهیم .

از عمده عملکرد کشها میتوان سه مورد زیر را نام برد : ۱.

بکار گیری در هنگام نصب اسکلت برای شاقول کردن ستونها .

۲.

بعنوان عضوی از دیافراگم سقف برای تحمل کشش در مقابل نیروهای زلزله .

۳.

بعنوان تکیه گاه جانبی برای ستونها و نهایتاً تعریف کردن طول کمانش آنها .

برای حذف این عضو از سیستم سقف باید برای کلیه موارد فوق جایگزینی مناسب تعبیه نمود .

- در خصوص بند یک میتوان با استفاده از نصب اعضای موقت ، ستونها را شاقول نموده و پس ازانجام عملیات اجرای سقف اعضای فوق را در قسمتهای دیگر ساختمان استفاده نمود .

- در مـورد بنـد دو ، بـررسی کفایت مقطع دیـافراگم سقف یکبار بـدون حذف کشها و یکبار بـا حذف کشها و جـایگزینی بـال تحتانی تیرچه هـا در فواصـل ۷۵ cm نشان میدهد کـه ظرفیت بـاربری مقطع دیـافراگم بـا جایگزینی تیرچه های فلزی و جوش دادن آنها به پلها بیشتر از حالتی است که تنها کشها را در محاسبات منظور مینماییم ضمناً این نکته نیز قابل توجه میباشد که مقطع کشها هنگامی میتوانند بعنوان عضو کشش در دیافراگم عمل نمایند که طول جوش و تکیه گاه مناسب داشته باشند در صورتیکه دراین سقف بـا توجه به اینکه سطح مقطع بال تحتانی تیرچه ها محدود و تعداد آنها قابل توجه میباشد ، همیشه طول جوش تکیه گاه بـرای عملکرد بال تحتانی در کشش کفایت میکند .

- در مورد بند سوم از آنجاییکه نیروی لازم برای مقابله با کمانش جانبی ستونها بسیار نـاچیز میباشد ( در حـدود یک در صد نیروی فشاری ستون ) و با استناد به آیین نامه های معتبر میتوان خود سقف را بعنوان تکیه گاه جانبی ستونها منظور نمود .

( دال بتنی با ضخامت حداقل ۵ cm ) و از دلایل دیگر برای حذف کشها میتوان مـوارد زیر را ذکر نمود : - عدم عملکرد کامپوزیت کشها : از آنجاییکه معمولاً بر روی کشها برشگیر نصب نمیشود ، بتن روی آن بـا تیر پیوستگی نـدارد و امـکان عملکرد بصورت مختلط با بتن وجود ندارد .

- حذف کشها در سقف باعث یکنواختی زیر سقف میگردد .

- کشها بدلیل بر هم زدن نظم تیرچه ها باعث میگردند تا بتن غیر سازه ای نسبتاً زیادی در اطراف آنها مصرف شود .

در پایان باید دقت نمود ، اعضایی که برای تحمل بار فشاری ( اعضای زیر بادبندها ) ، اعضـای باندری ( تیرهـای محیطی ) ، تیرهای قاب خمشی یا بطور کلی هر عضوی که برای تحمل بارهای ثقلی یا جانبی طراحی گردیده اند ، کش نمیباشند و نباید آنها را از سقف حذف نمود ضمناً در سقفهایی که دارای باز شوهای بزرگ میباشند بایـد حذف کشها با کنترل عملکرد دیافراگم انجام پذیرد .

سقف تیرچه فلزی بدون شمع بندی چیست؟

دراین سیستم سقف از تیرچه های فولادی با جان باز در ترکیب بـا بتن استفاده مـی شود .

درساخت تیرچه های مذکور از یک تسمه، نبشی و یا چند میلگرد در بال فوقانی و یک تسمه در بال تحتانی ونیز یک میلگرد خم شده در جان استفاده می شود.

برای پر کردن فضای خالی بین تیرچه ها از قـالب های ثابت مـانند بلوکهای سیمانی، سفالی و طاق ضربی یا قالبهای موقت فولادی و چوبی استفاده می شود.

فـواصل تیرچه هـا بسته بـه نـوع قالب از ۷۲ سانتیمتـر تـا ۱۰۰ سانتیمتر متغیر است و روی سقف نــیز بـا ۴ تـا ۱۰ سانتیمتر بتن پوشیده می شود.

تیرچه ها از نوع خود ایستا بوده و به همین علت هیچ نوع شمع بندی در زیر سقف مورد نیاز نمی باشد.

تیرچه ها به نحوی طراحی می شوند کـه بتوانند وزن بتن خیس، قالبها و عـوامل اجرایی سقف را به تنهایی تحمل کنند.

پس از اینکه بتن بـه ۷۵٪ مقاومت مشخصه خـود میرسد ، تیر چه های فولادی و بتن بـه صورت یک مقطع مختلط وارد عمل شده و بارهای مرده و زنده سقف را تحمل میکنند.

سقف تیرچه فلزی بدون شمع بندی چرا؟

¬ عدم نیاز به شمع بندی : طراحی سقف با این فرض انجام می شود که تیرچه ها به تنهایی ( قبل از گرفتن بتن ) توانایی تحمل وزن خود، بلوک، بتن خیس و عوامل اجرایی را داشته باشند.

بنابراین ، این سقف نـیازی بـه شـمع بندی در هیچ یک از مراحل عملیات اجرایی ندارد.

¬ سرعت و سهولت اجرا : در این سیستم ، اجرای سقف نسبت به سیستمهای مشابه آسان تر بوده و با سرعت بیشتری انجام می شود.

۴۸ ساعت پس از بتن ریزی ، روی سقف قابل رفت و آمد و بارگذاری سبک بوده ، میتوان عملیات ساختمانی را ادامه داد که این مزیت موجب کاهش زمان در روند عملیات ساخت می گردد.

¬ امکان اجرای همزمان چند سقف : با توجه به این که در سیستم ایـن سقف هیچ گونه شمع بندی وجود ندارد ، عملا می توان چنـد سقف را بـرای بتن ریزی آماده کرد و همزمان عملیات بتن ریزی را بـر روی سقفها انجام داد.

ایـن کـار برای ساختمانهای با طبقات زیاد و با زیر بنـای کـم بسیار مقرون بـه صـرفه و مناسب می باشد.

¬ یکپارچگی سقف و اسکلت : بـه عـلت جوش شـدن تیرچه هـا بـه اسکلت ، پس از گرفتن بتن ، سـقف و اسکلت یکپارچه شده و میتواند مانند یک دیافراگم صلب عمل کند .

در اسکلتهای بتنی نیز با در نظر گرفتن قلابهای مخصوصی ، امکان یکپارچگی بیشتری ایجاد میشود.

¬ امکان حذف کشها : با توجه به یکپارچگی سقف و اسکلت ، میتوان کش ها (اعضای غیر باربر) را حذف کـرد .

حذف کش ها علاوه بر صرفه جویی در مصرف فولاد باعث یکنواختی بیشتر زیـر سقف شـده و عملیات نازک کاری را به حداقل میرساند.

امروزه از مفهوم دیافراگم صلب در آنالیز و طراحی اغلب ساختمانها استفاده میشود.

در این سازه ها نیروی القایی زلزله ، از طـریق یک دال صلب بتنی بـه سیستمهای مقاوم در مقابـل نیروی جانبی ، مـثل بادبندها و دیـوارهای برشی منتقل مـیشود .

در سقفهای تـیرچه بلوک معمولی به علت عدم امکان اتصال مکانیکی بین تیرچه های بتنی و پلهای فلزی ، فرض بر ایـن است که هماهنگی تـغییر مـکان جانبی قـابها بوسیله کش ها تامین میگردد .

ایـن نـوع سقفها در مقایسه با سقفهای تیرچه و بلـوک معمولـی دارای دو وجـه تمایز عمده هستند: ۱.

تیرچـه هـا فـلزی بـوده و به اسکلت جـوش میـشوند و تـغییر مکان جانبی قابها را کاملا هماهنگ میسازند.

پس از گرفتن بـتن و تشکیـل مـقطع مرکب تنش فشاری بتن ، به طور قابل ملاحظه ای از تـنش مجاز کمتر است و میتوان روی این ظـرفیت اضافی در ظرفیت باربری نهایی سقف حساب کرد.

بنابراین شبکه به هم پیوسته پل ها و تیرچه های این سقف میتواند دال بتنی سقف را در مقابل نیروهای درون صفحه ای مسلح کند .

این سقف بخوبی مانند یک دیافراگم صلب عمل می کند و دیگر نیازی به استفادها از کش ها نیست.

¬ بررسی امکان حذف کشها در این سقف : برای انجام این کار ابتدا مروری بر وظایف و عملکرد کشها در ساختمانها انجام میدهیم .

بکار گیری در هنگام نصب اسکلت برای شاقول کردن ستونها.

2.

بعنوان عضوی از دیافراگم سقف برای تحمل کشش در مقابل نیروهای زلزله.

- حذف کشها در سقف باعث یکنواختی زیر سقف میگردد.

- کشها بدلیل بر هم زدن نظم تیرچه ها باعث میگردند تا بتن غیر سازه ای نسبتاً زیادی در اطراف آنها مصرف شود.

¬ امکان طراحی و اجرای سقف با دهانه و باربری های خاص : دراین سیستم امکان طراحی و اجرای سقف با دهانه های بلند و بارهای سنگین وجود دارد.

تـا کـنون سقف بـا دهانه ۱۲ متر و همچنین سقف با شدت بار ۷ تن بر متر مربع اجـرا شده کـه در هـر دو مـورد ، آزمـایشهای بارگذاری ایمنی سقف را تایید کرده اند.

¬ کاهش مصرف بتن و وزن کمتر : به علت فاصله زیـاد تیرچه ها ( حـدود ۷۵ سانتیمتر محور به محور ) از مـصرف بتن در حـدود ۲۰٪ نسبت به تیرچه و بلوک معمولی کـاسته شـده و نهـایتا وزن سـقف سبکتر میـگردد.

استفاده از بلوکهای پوکه ای نیز در کاهش وزن سقف موثر است.

وزن فوق برای دهانه های معمولی تا حدود ۶ متر صادق است.

¬ پایین بودن تنش در بتن : به علت خود ایستا بودن تیرچه ها ( تیرچه قبل از گرفتن بتن میتواند وزن بلوک ، بتن خیس و عـوامل اجـرایی را به تنهایی تحمل کند ) تنش ایجـاد شـده در بتن بـسیار پایین است .

آزمـایشهای بارگذاری روی ایـن نوع سقفها کـه مقاومت مشخصه بتن آنها کمتر از مقدار مورد نظر بوده ، نشان داده که بتن با مقاومت پایین به ظرفیت باربری سقف لطمه ای وارد نمی کند.

¬ مقاومت نهایی و شکل پذیری بالا : مـحاسبات و آزمایشهای بـارگذاری روی سقف نشان میدهد که گسیختگی ایـن سیستم پـس از تغییر شکـلهای بسیـار زیـاد اتفاق مـی افتد ( گسیختگی نرم ) و این رفتار سقف از نظر ایمنی مطلوب است.

¬ حذف رد فولاد در زیر سقف : اثر و یا داغ تیرآهن در سقفهای ضربی به صورت خط تیره ای روی گـچ مشاهده میشود.

ولـی در این سقف به علت پایین بـودن سطح