صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی به همراه بررسی کاربرد ثابت پیچش تابیدگی در طراحی سازه

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی به همراه بررسی کاربرد ثابت پیچش تابیدگی در طراحی سازه

ثابت تابیدگی چیست؟

قطعا شما هم برای فشرده سازه مقاطع با استفاده از ایتبس به ضریب ثابت تابیدگی نیاز پیدا کرده اید که این ثابت پیچشی به صورت دستی محاسبه شده و در نرم افزار اعمال می شود اما برای محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی مانند مقاطع دوبل و باکس چه باید کرد؟

در این مقاله کاربردی به نحوه محاسبه ثابت تابیدگی در انواع مقاطع فولادی می پردازیم و همینطور کاربرد ثابت پیچشی را در طراحی سازه بیان خواهیم کرد.

با مطالعه این مقاله چه می‌آموزید؟

 

ثابت تابیدگی چیست؟

ثابت تابیدگی با Cw نشان داده شده و دارای بُعد طول به توان شش (مثلاً سانتی‌ متر به توان شش) است. این پارامتر معیاری برای تعیین مقدار مقاومت مقاطع در برابر پیچش غیر یکنواخت یا پیچش تابیدگی است.

پیچش غیر‌ یکنواخت پیچشی است که در اعضای غیر مدور به دلیل عدم تقارن محوری تحت اثر لنگر پیچشی دچار آشفتگی خواهند شد و شکل سطح مقطع اولیه دستخوش تغییر می‌شود.

در مسائل مربوط به بحث پیچش:

  • از ممان اینرسی قطبی (ثابت پیچش خالص) جهت تعیین پیچش در مقاطع گردِ توپر یا تو خالی استفاده می‌شود (در مقاطعی مثل قوطی و لوله که در آن‌ها پیچش، تنش برشی ایجاد می‌کند).
  • از پیچش تابیدگی در مقاطع باز و غیر گرد استفاده می‌شود (استفاده در مقاطعی مثل Z شکل، ناودانی و مقاطع I شکل که در آن‌ها پیچش، تنش محوری ایجاد می‌کند).

پارامتر ثابت پیچش تابیدگی مقاطع فولادی نظیر I شکل، ناودانی، نبشی، سپری و به ویژه در مقاطع ستون دوبل و باکس کاربرد دارد. از این ضریب نیز همانند ثابت پیچشی j، برای تعیین مقاومت خمشی – کمانشی (LTB) مقطع تیرها و ظرفیت لنگر پیچشی مقطع ستون‌ها استفاده می‌شود و برای کلیه مقاطع باز کاربرد دارد.

 

چرا ضریب  ثابت تابیدگی در مقاطع ستون دوبل و باکس در طراحی‌ها استفاده می‌شود؟

با توجه به عدم وجود نیم‌رخ مناسب به علت بزرگ بودن نیرو‌های وارده بر مقطع و یا عدم تولید مقاطع متنوع توسط کارخانه‌‌ های نزدیک محل پروژه، طراحان مجبور به استفاده از نیمرخ‌های ترکیبی نظیر دوبل I و باکس (جعبه‌ای) هستند. از آنجایی که این مقاطع ترکیبی معمولاً در جدول اشتایل وجود ندارند و نرم‌ افزارهایی مانند ETABS در محاسبه‌ی این ضریب دچار مشکل هستند؛ پس مهندس طراح بایستی با ثابت تابیدگی آشنا و قادر به محاسبه‌ی ثابت تابیدگی برای انواع مقاطع رایج باشد.

کاربرد ثابت پیچش تابیدگی (Cw) در طراحی

یکی از کاربرد های رایج ضریب ثابت تابیدگی که در طراحی سازه ها از آن استفاده می کنیم، کنترل فشردگی مقاطع لرزه ای و غیر لرزه ای می باشد.

در کارهای عمرانی مثال‌ های متعددی از پیچش وجود دارد که برخی از آن‌ ها عبارت‌ اند از:

  • تیر‌هایی که بار وارد بر آن‌ها از مرکز برش تیر عبور نمی‌کند
  • تیرهای لبه‌ای ساختمان که واکنش ناشی از بار دال سقف را فقط در یک طرف حمل می‌کند
  • تیرهای دو طرف بالکن که به صورت کنسول اجرا می‌شوند تحت بارهای دینامیکی شدید دچار پیچش می‌شوند
  • تیرهای جرثقیل که بر اثر ضربه جانبی جرثقیل به ریل لنگر پیچشی توأم با لنگر خمشی ایجاد می‌شود

با توجه به موارد متعدد فوق آیین‌ نامه‌ های مختلف ساختمانی جهت طراحی مقاطع مختلف در چنین شرایطی ‌(مقاطع تحت اثر پیچش) مجبور به در نظر گرفتن اثر پیچش (ثابت تابیدگی) در فرمول‌ های طراحی به شرح زیر شدند.

 

کاربرد ثابت تابیدگی (Cw) در فرمول های طراحی

 

 

1- در محاسبه ظرفیت فشاری برخی مقاطع

طبق بند 10-2-4-5، مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ثابت تابیدگی (Cw) در تعیین مقاومت فشاری مقاطع بر اساس کمانش پیچشی و کمانش خمشی-پیچشی و در محاسبه تنش بحرانی Fcr طبق رابطه زیر مؤثر است:

Fcr: تنش فشاری ناشی از کمانش خمشی در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان از روابط زیر به دست می‌آید.

 

کاربرد ثابت تابیدگی (Cw) در محاسبه ظرفیت فشاری مقاطع

2- در محاسبه ظرفیت خمشی مقاطع

الف: در مقاطع I شکل فشرده با دو محور تقارن و اعضای با مقطع ناودانی فشرده تحت خمش حول محور قوی و در تعیین حالت حدی کمانش پیچشی-جانبی طبق بند 10-2-5-2-ب مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در محاسبه ثابت پیچش تابیدگی (Cw) کاربرد دارد.

 

کاربرد ثابت تابیدگی (Cw) در محاسبه ظرفیت خمشی مقاطع

 

rts شعاع ژیراسیون مؤثر مقطع است که طبق رابطه (10-2-5-9)،‌ مبحث دهم مقررات ملی محاسبه می‌شود و به طور مستقیم در محاسبه طول مهار نشده عضو Lr طبق رابطه (10-2-5-7)، مبحث دهم مقررات ملی ساختمان که مرز بین حالت حدی کمانش پیچشی – جانبی غیر ارتجاعی و ارتجاعی است و در محاسبه Fcr تنش کمانش الاستیک پیچشی- جانبی طبق رابطه (10-2-8-5)، ‌‌مبحث دهم مقررات ملی ساختمان تأثیرگذار است.

ب: در مقاطع I شکل فشرده با دو محور تقارن با بال‌ های غیر فشرده و جان فشرده حول محور قوی در حالت کنترل حالت حدی کمانش پیچشی جانبی مشابه بند 10-2-5-2-ب مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ثابت پیچش تابیدگی (Cw) کاربرد دارد.

نحوه محاسبه ثابت تابیدگی برای مقاطع مختلف

مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ثابت تابیدگی از رابطه زیر برای مقاطع I شکل و با تقارن دو محوره به دست می‌آید و برای سایر مقاطع این رابطه بسط داده می‌شود.

 

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی

 

مقاطع I شکل:

 

مقاطع I شکل دوبل متقارن:

 

 

مقاطع I شکل دوبل با ورق تقویتی در جان:

 

 

نحوه محاسبه ثابت تابیدگی (Cw) مقاطع I شکل دوبل با ورق تقویتی در جان

 

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع دوبل با ورق تقویتی در جان (مرحله به مرحله نحوه محاسبه ضریب ثابت تابیدگی مقاطع دوبل)

مقاطع I دوبل با ورق تقویت بال:

 

 

محاسبه ثابت تابیدگی (Cw) مقاطع I دوبل با ورق تقویت بال

 

مقاطع تک ناودانی:

 

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی (نحوه محاسبه ضریب ثابت تابیدگی (Cw) مقاطع تک ناودانی)

مقاطع ناودانی دوبل:

فرمول ثابت تابیدگی در مقاطع ناودانی دوبل نیز کاملاً مشابه مقاطع I دوبل می‌باشد:

 

 محاسبه ثابت تابیدگی (Cw) مقاطع ناودانی دوبل

مقطع تک نبشی:

 

 

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی (نحوه محاسبه ثابت پیچش تابیدگی (Cw) مقطع تک نبشی)

 

برای نبشی دوبل این مقدار دو برابر خواهد شد.

مقاطع T شکل:

 

 

محاسبه ثابت تابیدگی مقاطع فولادی T شکل

 

منابع

 

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 1 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 1 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 14,661 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال دومین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. آرش

    سلام
    در آموزش محاسبه ضریب تابیدگی در مقاطع I دوبل با ورق بال قسمت بعد از + ضربدر ٢ شده اما در آموزش گام به گام کنترل فشردگی و معادلسازی صفحه ٢٠ ، ضریب تابیدگی بدست آمده ٣۵٠٩٢٨/٩ که یعنی در ٢ ضرب نشده!!! چرا؟؟ کدامیک اشتباه است؟؟

    پاسخ دهید

؟

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link