صفحه اصلی  »  مقالات  »  طراحی سازه های فولادی  »  تحلیل و طراحی تیر پیوند : ضوابط، کنترل برش و 5 گام طراحی تیر پیوند و سخت‌کننده‌ها

تحلیل و طراحی تیر پیوند : ضوابط، کنترل برش و 5 گام طراحی تیر پیوند و سخت‌کننده‌ها

یکی از سیستم‌های باربر جانبی در زلزله مهاربند واگراست. مهم‌ترین نکته این سیستم در استهلاک انرژی خوب آن است که به‌وسیله تیر پیوند انجام می­ شود. عملکرد بهتر سیستم مهاربندی واگرا وابسته به تیر پیوند می‌باشد؛ بنابراین یک مهندس محاسب در طراحی سازه های فولادی باید شناخت کاملی از تیر پیوند داشته باشد تا بتواند مدعی طراحی خوب مهاربند واگرا باشد. در این مقاله به معرفی کامل،تحلیل و طراحی تیر پیوند می­ پردازیم.

 با مطالعه این مقاله چه می‌آموزید؟

  1. تعریف و علت استفاده از تیر پیوند
  2. بررسی رفتار تیر پیوند در مقابل نیروی زلزله (برشی و خمشی)
  3. طول بحرانی تیر پیوند
  4. دوران غیر الاستیک تیر پیوند
  5. تأثیر نیروی محوری در تیر پیوند
  6. بررسی آیین نامه ای مقاطع مورد استفاده در طراحی تیر پیوند و مهاربند واگرا
  7. نحوه طراحی گام به گام تیر پیوند و سخت کننده های آن به همراه مثال

تعریف و علت استفاده از تیر پیوند

قاب‌های خمشی سختی به نسبت کم و شکل‌پذیری بالایی دارند و در مقابل آن‌ها قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرا قرار دارند که دارای سختی بالا و شکل‌پذیری به نسبت کمتری هستند. به‌عبارت‌دیگر میزان جذب و استهلاک انرژی قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرا پایین است. برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه تفاوت های این دو سیسیتم می توانید مقاله ” تفاوت سیستم مهاربندی و قاب خمشی به زبان ساده ” را مطالعه نمایید.

قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی واگرا در حالت بینابین قاب‌های خمشی و قاب‌های مهاربندی‌شده‌ی همگرا قرار دارند که هر دو خاصیت سختی و شکل‌پذیری را به‌صورت هم‌زمان و در حد مطلوبی دارا می‌باشند.

این سیستم سختی مناسبی در برابر بارهای جانبی دارد که باعث کاهش تغییر شکل‌ها در سازه می‌گردد. از سوی دیگر در بارهای جانبی شدید ازجمله زمین‌لرزه‌های قوی، از قابلیت جذب انرژی و شکل‌پذیری مطلوبی برخوردار است. بدین ترتیب دو نیاز اساسی سازه برای مقابله با نیروهای جانبی، یعنی سختی و شکل‌پذیری، توسط این سیستم تأمین می‌گردد.

سیستم مهاربندی واگرا برای اولین بار در سال 1970 در ژاپن مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم مهاربندی می‌تواند همانند مهاربندی‌های هم‌محور، به‌صورت قطری و شورن هفتی یا هشتی مورد استفاده قرار گیرد که نمونه‌های از آن‌ها را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

به ناحیه‌ی بین نقاط تلاقی محورهای دو عضو قطری مهاربند روی تیر و یا حد فاصل نقطه تلاقی عضو قطری مهاربند تا گره اتصال تیر به ستون را تیر پیوند گویند که تیر پیوند در تصاویر زیر با e مشخص شده است.

 

طراحی تیر پیوند در انواع مهاربندهای واگرا

شکل 1- تیر پیوند در انواع مهاربندهای واگرا

 

سختی سیستم تیر مهاربندی همگرا از سختی سیستم مهاربندی واگرا بیشتر است. در سیستم مهاربندی واگرا اگر پیوند بلند باشد زاویه مهاربندها و ستون مجاورشان کوچک‌شده و عملاً به جای آنکه مهاربندها در نقش یک مهاربند و مستهلک کننده انرژی ظاهر شوند، در نقش یک ستون ثانویه ظاهر می‌شوند و در این حالت سختی جانبی سازه کم خواهد شد.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت با در نظر گرفتن معیار سختی برای قاب‌های واگرا، مهاربند واگرا با تیر پیوند کوتاه عملکرد بهتری نسبت به مهاربند واگرا با طول تیر پیوند بلند دارد. همچنین با در نظر گرفتن معیار مقاومت، قاب‌های واگرا با تیر پیوند کوتاه مقاومت بیشتری از قاب‌های واگرا با تیر پیوند بلند می‌باشد.

 

کاهش سختی مهاربند واگرا با افزایش طول طراحی تیر پیوند

کاهش زاویه و در نتیجه کاهش سختی مهاربند واگرا با افزایش طول تیر پیوند

 

رفتار تیر پیوند در مقابل نیروی زلزله (برشی و خمشی)

قاب‌های واگرا شامل چهار عضو تیر پیوند، تیر خارج از پیوند، مهاربند و ستون می‌باشند. در این قاب‌ها تیر پیوند به‌عنوان یک عضو کنترل شونده توسط تغییر مکان (Displacement Control یا DC) یا فیوز عمل می‌کند و بایستی در حین زلزله وارد ناحیه پلاستیک شوند و سایر اعضا، کنترل شونده توسط نیرو (Force Control یا FC) می‌باشند و بایستی در حین زلزله الاستیک خطی باقی بمانند. (برای درک بهتر اعضای نیرو کنترل و تغییر مکان کنترل به خواننده گرامی پیشنهاد می‌شود نشریه 360 را مطالعه کند.) در ادامه قسمتی از نشریه 360 آورده شده است:

 

تلاش های کنترل شونده در طراحی تیر پیوند

 

قاب با مهاربند واگرا

شکل 2 (قسمت‌های مختلف یک قاب با مهاربند واگرا)

 

رفتار تیر پیوند بستگی به طول آن دارد. برای طول‌های کوتاه تیر پیوند رفتار برشی (نیروی برشی تعیین‌کننده‌ی شکست و تسلیم شدن تیر می‌باشد) و برای تیرهای بلند رفتار خمشی (نیروی خمشی تعیین‌کننده‌ی شکست و تسلیم شدن تیر می‌باشد) و برای طول‌های متوسط رفتاری خمشی – برشی (ترکیبی از دو رفتار) از خود نشان می‌دهد.

نحوه شکست در تیر پیوند برشی، کمانش برشی غیر الاستیک در جان تیر می‌باشد (شکل 3). بنابراین برای به تأخیر انداختن آن از سخت‌کننده‌های با فاصله مساوی که در جان تیر قرار گرفته است و بنا بر ضرورت به بال و یا جان جوش می‌شوند، استفاده می‌شود.

 

کمانش برشی جان تیر

 

کمانش برشی جان تیر

شکل 3 (کمانش برشی جان تیر)

 

اجرای سخت‌کننده‌های تیر پیوند

شکل 4 (نحوه اجرای سخت‌کننده‌های تیر پیوند)

 

نحوه شکست در تیر پیوند خمشی، کمانش بال (شکل 5) و کمانش جانبی پیچشی (شکل 6). می‌باشد. در اثر رسیدن به ممان پلاستیک طول تیر پیوند از حالت الاستیک خارج شده و در دامنه تغییر شکل‌های پلاستیک قرار می‌گیرد. آیین‌نامه‌های معتبر از جمله مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در هر دو نوع رابط برشی و خمشی استفاده از مقاطع فشرده را توصیه می‌نمایند.

 

کمانش بال

شکل 5 (کمانش بال)

 

کمانش جانبی و پیچشی تیر

شکل 6 (کمانش جانبی و پیچشی تیر)

 

مقایسه اتلاف انرژی تیر پیوند برشی و خمشی

تسلیم تیرهای پیوند کوتاه به خاطر برش در آن‌هاست. می‌دانیم توزیع تنش برشی در ارتفاع مقطع I شکل تقریباً یکنواخت می‌باشد (شکل 7)؛ بنابراین در هنگام جاری شدن تیر پیوند همه جان آن تسلیم می‌شود که سطح قابل‌ملاحظه‌ای است و انرژی قابل‌ملاحظه‌ای استهلاک می‌گردد. درحالی‌که تسلیم تیر پیوند بلند، خمشی است و در دو انتهای آن مطابق شکل 8 مفصل‌های پلاستیک ایجاد می‌گردد.

تسلیم شدن تمام جان مقطع I شکل

شکل 7 (تسلیم شدن تمام جان مقطع I شکل)

 

با توجه به گرادیان (تغییرات) لنگر خمشی در تیرهای پیوند بلند دیده می­شود که در طول کوتاهی به اندازه :

در دو انتهای تیر پیوند (همانند تصویر زیر)، تارهای بالای مقطع و کمی از جان مقطع جاری می ­شود که در مقایسه با تیر پیوند کوتاه به‌مراتب کوچک‌تر و در نتیجه اتلاف انرژی کمتری دارد.

 

نمودار خمش تیر پیوند در ابتدا ناحیه پلاستیک

شکل 8 (نمودار خمش تیر پیوند در بدو ورود به ناحیه پلاستیک)

 

با توجه به توضیحات فوق مشخص است که عملکرد تیرهای پیوند کوتاه به‌مراتب از تیرهای پیوند بلند بهتر است و تیرهای پیوند کوتاه اتلاف انرژی بیشتر و درعین‌حال شکل‌پذیری بیشتری را فراهم می‌کنند؛ بنابراین در طراحی تیر پیوند عمدتاً برش تیر پیوند به عنوان مؤلفه شکل‌پذیر در نظر گرفته می‌شود زیرا همان‌طور که گفتیم تیر پیوند یک عضو تغییر شکل کنترل می‌باشد.

برای اینکه در حین تسلیم تیر پیوند، کمانش موضعی، عملکرد تیر پیوند را مختل نکند، مبحث دهم مقررات ملی ما را ملزم می‌کند که تیر پیوند دارای مقطع فشرده لرزه‌ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر λhd (متناظر شکل‌پذیری زیاد) باشد.

 

طول بحرانی تیر پیوند

طول مشخصی از تیر پیوند که هم‌زمان در آن برش به نیروی برشی پلاستیک Vp و لنگر خمشی به لنگر خمشی پلاستیک Mp برسد، طول بحرانی تیر پیوند نام دارد (حداکثر برش و لنگر خمشی‌ای که یک مقطع تحمل می‌کند تا تمام تارهای مقطع به حد جاری شدن برسند را به ترتیب برش پلاستیک و لنگر پلاستیک عضو گویند).
در واقع طول بحرانی تیر پیوند، طولی است که مرز بین رفتار برشی و خمشی تیر پیوند را به ما نشان می‌دهد. در ادامه به نحوه محاسبه این طول می‌پردازیم.

درصورتی‌که از کاهش لنگر خمشی پلاستیک در اثر برش صرف‌نظر کنیم، چنانچه با افزایش بار جانبی سازه، لنگر خمشی در دوسر تیر پیوند به حد لنگر پلاستیک برسد، داریم:

 

تیر پیوند تحت اثر نیروهای برشی و خمشی

شکل 9 (تیر پیوند تحت اثر نیروهای برشی و خمشی)

 

محاسبه طول بحرانی تیر پیوند

حال با فرض اینکه تیر پیوند هم‌زمان برش به نیروی برشی پلاستیک Vp و لنگر خمشی به لنگر خمشی پلاستیک Mp خود رسیده است داریم:

درصورتی‌که طول تیر پیوند (e) از طول بحرانی تیر پیوند (e0) کمتر باشد (e0>e )، رفتار تیر پیوند برشی و برای حالتی که e0<e ، رفتار تیر به‌صورت خمشی خواهد بود. رابطه طول تیر پیوند مربوط به حالتی است که رفتار فولاد الاستوپلاستیک در نظر گرفته شود.

در واقعیت برای فولاد سخت شدگی کرنشی وجود دارد که موجب افزایش لنگر پلاستیک و برش پلاستیک آن می‌شود. به خاطر سخت شدگی کرنشی آیین‌نامه‌ها فرض می‌کنند که لنگر پلاستیک 20 درصد و برش پلاستیک 50 افزایش یابد در این صورت داریم:

 

 

طبق بند ت 5-5-3-1 تفسیر نشریه 360 اگر طول تیر پیوند کوچک‌تر از  1.6*(Mp/ Vp ) باشد، تیر پیوند رفتار برشی خواهد داشت و چنانچه طول تیر پیوند بزرگ‌تر از 2.6*(Mp/ Vp )  باشد رفتار تیر پیوند خمشی خواهد بود و برای حالتی که طول تیر پیوند بین این دو مقدار باشد، رفتار تیر پیوند خمشی – برشی خواهد بود.

 

دوران غیر الاستیک تیر پیوند

زمانی که تیر پیوند تحت تأثیر نیروهای برشی و خمشی پلاستیک خود (قبلاً در مورد آن‌ها توضیح دادیم) قرار می‌گیرد، دچار تغییر شکل می‌شود و نسبت به موقعیت اولیه خود دوران می‌کند (شکل 10). این زاویه دوران را زاویه دوران غیر الاستیک (پلاستیک) تیر پیوند گویند که با γp در تصویر زیر نشان داده شده است.

طبق بند 10-3-12-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان مانند آیین‌نامه  حداکثر دوران غیر الاستیک تیر پیوند (γp) را نسبت به ناحیه خارج از آن به مقادیر زیر محدود می‌کند:

دوران غیر الاستیک تیر پیوند

 

نمایش دوران تیر پیوند

شکل 10 (نمایش دوران تیر پیوند)

 

طبق آیین‌نامه برای مقادیر طول پیوند بین دو مقدار الف و ب می‌توان از درون‌یابی خطی استفاده کرد. برای محاسبه γp و مقایسه آن با γp)max )، می‌توان از شکل صفحه 235 بند 10-3-12-5 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان استفاده کرد.

یادآوری می‌شود که در این رابطه Δ(تغییر مکان نسبی واقعی طبقه بر اساس بند 3-5-1 آیین‌نامه 2800)، از ضرب C(ضریب بزرگنمایی طبق جدول 3-4 بند 3-3-5 آیین‌نامه 2800) در تغییر مکان‌های الاستیک خطی در نرم‌افزار ETABS به دست می‌آید.

 

دوران تیر پیوند

شکل 11 (دوران تیر پیوند در حالت‌های مختلف)

 

 

نمودار حداکثر زاویه دوران پلاستیک تیر پیوند برای طول‌های مختلف

شکل 12 (نمودار حداکثر زاویه دوران پلاستیک تیر پیوند برای طول‌های مختلف)

 

تأثیر نیروی محوری در تیر پیوند

نیروی محوری در تیر پیوند (که ناشی از اعمال بار جانبی به سازه است) هم ظرفیت خمشی و هم ظرفیت برشی تیر پیوند را کاهش می‌دهد و ضمناً موجب کاهش ظرفیت تغییر شکل‌های غیر ارتجاعی تیر پیوند نیز می‌شود. در بند 10-3-12-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان با روابط زیر، اثر کاهنده نیروی محوری را روی Mو Vp در نظر می‌گیرد:

تأثیر نیروی محوری در تیر پیوند

 

 قابل‌ذکر است که در بعضی کتب عبارت :

تأثیر نیروی محوری در تیر پیوند

بصورت معادل:

نیز نوشته می‌شود.

 

در روابط مربوط به برش پلاستیک (Vp)، مساحت جان مقطع تیر پیوند  Alinkbeam-w  برای مقاطع I شکل برابر D – 2tf)tw) با فرض می‌شود . برای مقاطع قوطی شکل دو برابر D – 2tf)tw) در نظر گرفته می‌شود.

در بند 10-3-12-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان از مقادیر تعریف‌شده‌ی بالا برای برش پلاستیک و لنگر پلاستیک استفاده کرده است و مقاومت برشی طراحی تیر پیوند را برابر ΦvVتعریف می‌کند که    Φv ضریب کاهش مقاومت می‌باشد و برابر 0.9 می‌باشد و  Vn مقاومت برشی اسمی می‌باشد که باید برابر کوچک‌ترین مقدار محاسبه‌شده بر اساس حالت‌های حدی تسلیم برشی و تسلیم خمشی در نظر گرفته شود:

الف) تسلیم برشی:       

ب) تسلیم خمشی:

قابل‌ذکر است که اگر نیروی محوری تیر پیوند زیاد باشد یعنی  Pu/Pc)>0.15) آیین‌نامه ما را ملزم به استفاده از تیر پیوند کوتاه می‌کند ( e0 ≤ 1.6 (MP/V

در حالتی که نیروی محوری تیر پیوند کوچک باشد یعنی Pu/Pc)≤0.15) ، آن‌نامه هیچ محدودیتی را برای طول تیر پیوند اعمال نمی‌کند.

بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، تیرهای پیوند کوتاه که شرط Pu/Pc)>0.15) در آن‌ها صدق می‌کند، می‌بایست محدودیت‌های زیر را برآورده کنند:

تأثیر نیروی محوری در تیر پیوند

در رابطه زیر که در آن Vu و Pبه ترتیب مقاومت‌های محوری و برشی مورد نیاز طراحی تیر پیوند بر اساس ترکیب بار متعارف، ترکیبات بار مادر بند 6-2-3-3 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، است.

Pc و Vc نیز مقاومت‌های محوری و برشی تسلیم تیر پیوند هستند که به ترتیب عبارت‌اند از AgFy  و 0.6AlwFمی‌باشند.

 

بررسی آیین­ نامه­ ای مقاطع مورد استفاده در طراحی تیر پیوند و مهاربند واگرا

محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان بند 10-3-12-1 در مورد مقاطع تیرهای پیوند:

محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای در مورد مقاطع تیرهای پیوند

 

محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای مبحث دهم مقررات ملی ساختمان بند 10-3-12-1 در مورد مقاطع تیرهای خارج پیوند و ستون‌ها و مهاربندها:

محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای مبحث دهم مقاطع تیرهای خارج پیوند و ستون‌ها و مهاربندها

نحوه طراحی تیر پیوند و سخت کننده ­های آن

برای تثبیت بهتر مطالب گفته شده و آشنایی شما با نحوه به کار بردن فرمول‌ها و ضوابط آیین‌نامه‌ای،  مثالی را حل می‌کنیم.

یک قاب با مهاربند واگرای ویژه مانند شکل زیر در نظر بگیرید که ارتفاع تمام طبقات آن 3.5 متر می‌باشد. با در نظر گرفتن فرضیات زیر به دنبال طراحی تیر پیوند در طبقه همکف هستیم.

بار مرده طبقات =  1ton/m

بار زنده تمام طبقات به جز بام =  0.6ton/m

بار زنده بام =  0.3ton/m

 

قاب یک ساختمان 5 طبقه تحت اثر نیروهای جانبی

شکل 14 (قاب یک ساختمان 5 طبقه تحت اثر نیروهای جانبی)

گام 1: بدست آوردن حداکثر نیرو و لنگر در تیر پیوند

برای حل مسئله ابتدا باید نیروهای داخلی تیر پیوند طبق همکف را با تحلیل سازه محاسبه کنیم. برای آنکه از هدف اصلی، طراحی تیر پیوند، دور نشویم، تحلیل و محاسبه نیروها بر عهده خواننده گرامی می‌باشد. ولی در اینجا ذکر نکاتی برای تحلیل سازه خالی از لطف نیست.

سازه فوق را به بارگذاری متقارن و پادمتقارن مثل شکل 15 تقسیم می‌کنیم. در بارگذاری متقارن در تیر پیوند برش و لنگر ایجاد نمی‌شود ولی در بارگذاری پادمتقارن در تیر پیوند برش و لنگر خمشی ایجاد خواهد شد. با توجه به خواص بارگذاری پادمتقارن روی سازه متقارن، در این بارگذاری در وسط تیر پیوند نیروی محوری و لنگر خمشی برابر صفر می‌باشد (به دلیل نقطه عطف ایجاد شده در وسط تیر پیوند).

با در نظر گرفتن نکات بیان‌شده، سازه به‌راحتی قابل‌تحلیل می‌باشد. (طول تیر پیوند برای اینکه عملکرد مناسب و رفتار برشی داشته باشد را معمولاً حدود 20 درصد طول تیر در نظر می‌گیرند. در اینجا طول تیر پیوند را 1 متر فرض می‌کنیم و در ادامه کنترل‌های لازم را در خصوص تضمین رفتار برشی تیر پیوند انجام می‌دهیم).

از تحلیل این سازه مقادیر نیروی برشی و لنگر خمشی حداکثر وارد بر تیر پیوند به ترتیب 84.9 تن و 42.25 تن متر به دست می‌آید:

 

Vu = 84.9 ton  و Mu = 42.25 ton/m

 

تقسیم قاب متقارن هندسی به دو قاب متقارن و پادمتقارن از نظر بارگذاری

شکل 15 (تقسیم قاب متقارن هندسی به دو قاب متقارن و پادمتقارن از نظر بارگذاری)

 

برای طراحی تیر پیوند می‌خواهیم از تیرورق استفاده کنیم؛ بنابراین فرض می‌کنیم تیرورق ما دارای جانی به ارتفاع  و ضخامت جان tw و ضخامت بال tf می‌باشد.

طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان بند 10-3-12-3 مقاومت برشی طراحی درصورتی‌که تیرورق به‌عنوان تیر پیوند عمل کند برابر است با:

  Vu = ΦvVn      ,     Φv = 0.9

گام 2: تعیین مقطع اولیه تیر پیوند

ازآنجاکه می‌دانیم طبق توضیحات قبل نیروی محوری تیر پیوند برابر صفر می‌باشد، بنابراین:

تعیین مقطع اولیه در طراحی تیر پیوند

 

چنانچه از ورق ST37 با تنش تسلیم 2400Kg/cm2 استفاده کنیم داریم:

چنانچه ارتفاع جان را 35 و ضخامت آن را 2 سانتی‌متر در نظر بگیریم، مقاومت برشی جان تأمین خواهد شد.

با فرض فشردگی مقطع (که در ادامه کنترل خواهد شد) و همچنین کفایت تکیه‌گاه‌های جانبی، حالت حدی حاکم بر رفتار خمشی تیر پیوند، تسلیم آن (رسیدن به لنگر پلاستیک) خواهد بود و داریم:

 

تعیین مقطع اولیه در طراحی تیر پیوند

 

برای بال‌های تیر پیوند از ورق با ضخامت 2 سانتی‌متر و پهنای 25 سانتی‌متر استفاده می‌کنیم که مساحت هر بال 50 سانتی‌متر خواهد شد و محدودیت را رعایت می‌کند.

بنابراین طراحی اولیه مقطع تیر پیوند به شکل زیر خواهد بود.

 

مقطع تیرورق طراحی‌شده

شکل 16 (مقطع تیرورق طراحی‌شده)

گام 3: کنترل فشردگی لرزه‌ای تیر پیوند

بر اساس بند ث 10-3-12-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، تیرهای پیوند باید دارای مقطع از نوع فشرده لرزه‌ای با محدودیت حداکثر نسبت پهنا به ضخامت برابر  λhd  مطابق مقادیر مربوط به آیتم‌های 1 و 5 جدول صفحه 203 بند 10-3-4 مبحث دهم باشند.

 

محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری

 

شکل 17 (جدول 10-3-4-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان)

 

کنترل فشردگی لرزه‌ای بال

کنترل فشردگی لرزه‌ای تیر پیوند

کنترل فشردگی لرزه‌ای جان

کنترل فشردگی لرزه‌ای تیر پیوند

گام 4: کنترل برش و خمش در طراحی تیر پیوند

کنترل برش تیر پیوند:

در تیر پیوند نیروی محوری برابر صفر می‌باشد (البته خارج تیر پیوند نیروی محوری وجود دارد). بر اساس ضابطه مقاومت برشی طراحی تیر پیوند در بند 10-3-12-3 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان داریم:

کنترل برش و خمش در طراحی تیر پیوند

بنابراین از نتایج مشخص است که طراحی تیر پیوند مناسب است.

کنترل رفتار برشی تیر پیوند:

کنترل رفتار برشی تیر پیوند

همان‌طور که مشخص است طول بحرانی تیر پیوند از طول فرض شده تیر پیوند در ابتدای مسئله بیشتر است و رفتار تیر پیوند رفتار برشی پیش‌بینی‌شده می‌باشد.

کنترل خمش تیر پیوند:

بر اساس بند خ 10-3-12-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، در دو انتهای تیر پیوند در بال‌های فوقانی و تحتانی باید مهارهای جانبی تعبیه گردد. با توجه به اینکه طول تیر پیوند در اینجا 1 متر می‌باشد، فاصله تکیه‌گاه‌های جانبی برابر 1 متر در نظر گرفته می‌شود و بایستی کنترل کنیم که این طول آیا محدودیت آیین‌نامه در این خصوص را رعایت می‌کند یا خیر.

طبق بند 10-2-5-6   مبحث دهم داریم:

کنترل خمش در طراحی تیر پیوند

 

بنابراین تیر پیوند با مقطع اولیه برای رسیدن به ظرفیت پلاستیک خود (Mp ) مشکلی ندارد.

گام 5: طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

طبق بند 10-3-12-10-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان برای تیرهای I شکل همان‌طور که در ادامه آورده‌ایم باید تیر پیوند به‌وسیله سخت‌کننده در جان خود محدودیت‌های آیین‌نامه‌ای را برآورده کند.

 

محدودیت آیین نامه ای طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

محدودیت آیین نامه ای طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

 

سخت‌کننده‌های انتهایی:

طبق بند الف -3-12-10-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان داریم:

محدودیت پهنای سخت‌کننده انتهایی:

بنابراین:

محدودیت ضخامت سخت‌کننده انتهایی:

بنابراین از یک پلیت به ابعاد 1.6*11*35 cm در دو انتهای تیر پیوند و در دو طرف جان آن استفاده می‌کنیم.

سخت‌کننده‌های میانی:

ابتدا باید ببینیم طول تیر پیوند موردنظر ما در چه محدوده‌ای می‌باشد:

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

بنابراین طبق بند ب  قسمت (3)  3-12-10-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان باید شرایط بندهای 1 و 2 تأمین شود.

در قسمت 1 این بند نیاز به دوران پلاستیک تیر پیوند داریم که طبق بند 10-3-12-5 تبصره 1 باید از درون‌یابی خطی استفاده کنیم. طبق شکل 12 داریم:

 

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

 

بنابراین طبق قسمت 1 بند ب  3-12-10-1 مبحث دهم مقررات ملی ساختمان فاصله سخت‌کننده‌های میانی باید از درون‌یابی بین دو مقدار زیر به دست آید.

 

 

 

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

بنابراین برای  γp = 0.0763 rad :

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

بنابراین فاصله سخت‌کننده‌ها نباید از 45.21 سانتی‌متر بیشتر باشد.

اما باید شرط بند 2 را نیز برآورده کنیم ینی از یک ورق سخت‌کننده به فاصله  1.5bf = 1.5*25 = 37.5 سانتی‌متر در دو انتهای تیر پیوند استفاده کنیم.

بنابراین از دو ورق سخت‌کننده میانی در طول تیر پیوند استفاده می‌کنیم.

 

فاصله ورق‌های سخت‌کننده میانی از یکدیگر:

 

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

طبق قسمت 5 این بند آیین‌نامه با توجه به این ارتفاع تیر پیوند محاسبه‌شده ما 35 سانتی‌متر و کمتر از 60 سانتی‌متر می‌باشد، باید سخت‌کننده‌های میانی در تمام ارتفاع تیر پیوند و در یک‌طرف جان تعبیه شود.

طبق قسمت 6 این بند آیین‌نامه باید محدودیت‌های زیر را رعایت کنند:

محدودیت پهنای سخت‌کننده میانی:

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

بنابراین :

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

محدودیت ضخامت سخت‌کننده میانی:

طراحی سخت‌کننده‌های تیر پیوند

بنابراین از دو ورق سخت‌کننده به فاصله 25 سانتی‌متر در وسط تیر پیوند و در یک‌طرف جان به ابعاد 2*11*35 استفاده می‌کنیم.

 

ابعاد و فاصله سخت‌کننده‌های تیر پیوند

شکل 18 (ابعاد و فاصله سخت‌کننده‌های تیر پیوند)

 

منابع

  1. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 92
  2. دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود (نشریه 360)

 

این مقاله به صورت کامل در بالا قرار گرفته است. جهت حمایت از تولیدات رایگان سبزسازه می‌توانید pdf آن را از لینک زیر خریداری کنید.

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 3 هزار تومان

مقالات مشابه
تولید کنندگان آموزش
ارسال نظرات
کمتر از 5 دقیقه تا شرکت در آزمون  فاصله دارید!
برای شرکت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این ده نکته فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این پکیج فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link