طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری

طراحی بر اساس حالتهای حدی بهره برداری

طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری مجموعه سازه شامل اعضا و اتصالات آن باید از نظر قابلیت بهره برداری مورد کنترل و طراحی قرار گیرند. در این مبحث الزامات حالت های حدی بهره برداری در بخش ۱۰-۲-۱۰ ارائه شده است. ترکیبات بارگذاری نظیر  طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری باید مطابق با ترکیبات بارگذاری ارائه شده در مبحث

ششم مقررات ملی ساختمان باشد. در این حالت هیچگونه ضرایب کاهش مقاومت در نظر گرفته نمی شود.

۲-۳-۲-۱-۱۰ معیارهای طراحی برای تامین الزامات حالتهای حدی بهره برداری باید مطابق جدول ۲-۲-۱-۱۰ در نظر گرفته شوند.

جدول ۱۰-۱-۲-۲ معیارهای برای تامین الزامات  طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری

ضوابط مربوط به کنترل این معیارهای طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری

۳-۱-۱۰- اصول تحلیل طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری

هدف از تحلیل سازه تعیین مقاومت مورد نیاز (Ru) و یا نیروهای داخلی در قطعات مختلف سازه و تغییر مکان نقاط مختلف تحت اثر ترکیبات بارگذاری مورد نظر

با در نظر گرفتن مشخصات هندسی و مکانیکی آنها است در این مبحث روشهای تحلیل زیر مجاز میباشند.

الف- تحلیل :الاستیک در این روش ،تحلیل کلیه نیروهای داخلی در مقاطع مختلف قطعات سازه با فرض الاستیک بودن رفتار مصالح و کوچک بودن تغییر شکلهای ایجاد شده و بر اساس تئوری الاستیسیته تعیین میشوند استفاده از این روش تحلیل برای بررسی و کنترل معیارهای طراحی هر دو حالت حدی مقاومت و بهره برداری مجاز است.

ب – تحلیل غیر الاستیک در این روش ،تحلیل کلیه نیروهای داخلی در مقاطع مختلف قطعات سازه با توجه به رفتارهای غیر الاستیک سازه تعیین میشوند کاربرد  طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری تحلیل فقط محدود به بررسی و کنترل معیارهای طراحی حالتهای حدی مقاومت بوده و از آن نمیتوان برای بررسی و کنترل معیارهای طراحی حالتهای حدی بهره برداری استفاده کرد.

در روش طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری تحلیل غیر الاستیک محدودیتهای زیر باید تامین شوند.

۱- در اعضایی که در آنها احتمال تشکیل مفصل پلاستیک وجود دارد مقدار تنش تسلیم مصالح آنها نباید از ۴۵۰ مگاپاسکال بیشتر باشد.

۲- مقاطع اعضایی که تحت اثر نیروهای ترکیبی نیروی محوری فشاری و لنگر خمشی قرار دارند و احتمال تشکیل مفصل پلاستیک در بال و جان آنها وجود دارد، باید فشرده باشند. در اعضای محوری فشاری که در آنها امکان تشکیل مفصل پلاستیک وجود دارد، به منظور تامین شکل پذیری مورد نیاز مقاومت طراحی آنها نباید ازA_g F_y0.75 بیشتر در نظر گرفته شود.

-۴ – تامین مهارهای جانبی در محلهای تشکیل مفاصل پلاستیک الزامی است.

۵- تنش تسلیم در کلیه اعضا و اتصالات باید با ضریب ۹/ ۰کاهش داده شوند، مگر آنکه در تحلیل غیر الاستیک مطابق فصل ۱۰-۲- از روشهای دیگری نظیر کاهش مدول الاستیسیته استفاده شده باشد.

برای آگاهی از مراحل ساخت سوله به سایت مراجعه بفرمایید.

۴-۱-۱۰- مشخصات مصالح فولادی در حالت حدی

۱-۴-۱-۱۰ مصالح به کار رفته شامل نیمرخها ورقها تسمه ها ،میلگردها پرچها پیچ ها واشرها مهره ها، میل مهارها، الکترودها و … باید مطابق 

استانداردهای ملی ایران باشد. در صورتی که برای بعضی از مصالح استاندارد ایران تهیه نشده باشد باید یکی از استانداردهای معتبر بین المللی (ترجیحاً

استاندارد (ISO) را مورد استفاده قرار داد فهرستی از انواع مصالح فولادی مورد قبول این مبحث در جدول ۱۰-۱-۴-۱ ارائه شده است.

۲-۴-۱-۱۰ از نظر این مبحث مدول الاستیسیته ضریب ارتجاعی مصالح فولادی (E) مساوی ۱۰Type equation here.×۲ مگاپاسکال در نظر گرفته میشود.
۳-۴-۱-۱۰ از نظر این مبحث ضریب پواسون مصالح فولادی (v) مساوی ۰/۳ در نظر گرفته میشود.

آزمایش مقاومت کششی بر اساس حالت های حدی بهره برداری

نتایج این آزمایش شامل سه قسمت است تنش حد جاری شدن ،Fy تنش حد نهایی Fu و کرنش حد انقطاع که مورد اخیر از همه مهم تر است زیرا نشان میدهد فولاد چقدر انعطاف پذیر Ductile است. دو نوع فولاد متداول در ایران عبارتند از :

الف – فولاد ۲-ST37 با طاقت ضربه ای کم معادل S235JR فولاد ST37-3U با طاقت ضربه ای متوسط معادل S23510 مخصوص سازه های با بارگذاری استاتیکی فولاد ST37-3N با طاقت ضربه ای زیاد معادل S23512 مخصوص سازه های با بارگذاری دینامیکی در هر سه نوع فولاد فوق با ضخامت های کمتر از ۴۰ میلی متر تنش Fy=2400 و تنش ۳۷۰۰=Fu کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.

ب -فولاد u 3-ST52 با طاقت ضربه ای متوسط معادل S355JO مخصوص سازه های با بارگذاری استاتیکی فولاد ۳-ST52 با طاقت ضربه ای زیاد معادل n S355J2 مخصوص سازه های با بارگذاری دینامیکی در هر دو نوع فولاد فوق با ضخامتهای کمتر از ۴۰ میلی متر تنش ۳۶۰۰=Fy و تنش ۵۲۰۰=Fu کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. در فولاد ST37 برای ضخامتهای کوچکتر از ۴۰ میلیمتر کرنش حد انقطاع (۲۶-۲۴) درصد و برای ۲۲ ۲۰ درصد است برای ضخامتهای بیشتر مقادیر کرنش ها ۲ الی ۳ درصد کاهش می یابد.

۲-۱-۲-۱۰- آثار مرتبه دوم ) شامل آثار ۸-P و P-A )
الف) آثار مرتبه دوم – آثار -P به آثار اضافی بارها به علت وجود انحنا در عضو مربوط میشود. این آثار سبب ایجاد لنگرهای خمشی اضافی میشوند که به علت عدم انطباق مرکز سطح مقطع بر خطی که دو انتهای بخشی از طول عضو را به هم وصل میکند به وجود می آیند.

ب- آثار مرتبه دوم :P-A آثار P-A به آثار اضافی بارها به علت تغییر مکان جانبی نسبی اعضا مربوط میشود و سبب ایجاد نیروهای اضافی داخلی میشوند که در مقاطع اعضا به علت برون محوری ناشی از تغییر مکان جانبی یک انتهای عضو نسبت به انتهای دیگر آن به وجود می آیند. تغییر مکان جانبی نسبی دو انتهای عضو ممکن است به علت بارهای قائم یا بارهای جانبی یا ترکیبی از آنها باشد.

۴-۱-۲-۱۰- روشهای تحلیل مرحله دوم  (طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری)

بجز در مواردی که در بخش ۱۰-۲-۱-۵-۳- مجاز دانسته شده است مقاومت های مورد نیاز باید از طریق تحلیل های مرتبه دوم و با رعایت الزامات بخش ۱۰-۲-۱-۵ محاسبه شوند. در این مبحث استفاده از روشهای تحلیلی زیر به عنوان روشهای تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است.

الف- تحلیل الاستیک مرتبه دوم تحلیل الاستیک مرتبه دوم به تحلیلهایی گفته میشود که در آنها روش تحلیل سیستم سازه ای الاستیک بوده لیکن در حین تحلیل آثار مرتبه دوم (شامل آثار ۶-P و P-A) در آن لحاظ میگردد.

ب – تحلیل مرتبه دوم از طریق تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته در این مبحث استفاده از روش تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته به عنوان یک روش تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است. الزامات این نوع روش تحلیل مرتبه دوم در پیوست ۲ این مبحث ارائه شده است.

۴-۱-۲-۱۰- روشهای تحلیل مرحله دوم (طراحی بر اساس حالت های حدی بهره برداری)

بجز در مواردی که در بخش ۱۰-۲-۱-۵-۳- مجاز دانسته شده است مقاومتهای مورد نیاز باید از طریق تحلیل های مرتبه دوم و با رعایت الزامات بخش ۱۰-۲-۱-۵ محاسبه شوند. در این مبحث استفاده از روش های تحلیلی زیر به عنوان روشهای تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است

الف تحلیل الاستیک مرتبه دوم تحلیل الاستیک مرتبه دوم به تحلیلهایی گفته میشود که در آنها روش تحلیل سیستم سازه ای الاستیک بوده لیکن در حین تحلیل آثار مرتبه دوم (شامل آثار ۶-P و P-A) در آن لحاظ میگردد.

ب تحلیل مرتبه دوم از طریق تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته در این مبحث استفاده از روش تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته به عنوان یک روش تحلیل مرتبه دوم مجاز دانسته شده است. الزامات این نوع روش تحلیل مرتبه دوم در پیوست ۲ این مبحث ارائه شده است. تحلیل مرحله دوم از طریق تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته این پیوست الزامات روش تحلیل مرتبه دوم از طریق تحلیل مرتبه اول تشدید یافته را بیان میکند.

همانگونه که در بند ۱۰-۲-۱-۴- ب نیز عنوان شد مطابق این مبحث استفاده از روش تحلیل الاستیک مرتبه اول تشدید یافته به عنوان یک روش تحلیل مرتبه دوم مجاز است. مطابق الزامات این پیوست نیروهای محوری فشاری و لنگرهای خمشی بدست آمده از تحلیل مرتبه اول، تشدید شده و مبنای طراحی قرار می گیرند.
مطالب این پیوست تحت عناوین زیر ارائه می گردد.

. پ -۲-۱- محدودیت تحلیل
. پ -۲-۲- نحوه محاسبه مقاومتهای مورد نیاز
نتایج تحلیل مرتبه اول * B1,B2 = نتایج تحلیل مرتبه دوم

منبع: آقای دکتر علی گلصورت