کمانش جانبی تیرهای مرکب 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

کمانش جانبی تیرهای مرکب

دانشکده فنی و مهندسی آزاد اسلامی واحد مشهد- استاد راهنما: جناب آقای دکتر نصیرایی دانشجو: شهریار دستجردی

چکیده

موضوع سمینار در ارتباط با مساله کمانش جانبی تیرهای ساخته شده از مواد مرکب می باشد. در ابتدا توضیح مختصری در رابطه با پایداری سازه ها بیان می شود. سپس کمانش ستونها زیر اثر بار محوری مورد بررسی قرار می گیرد. پس از آن مفهوم و روابط کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی بیان می گردد. معرفی مواد مرکب بصورت مختصر و روند گسترش روزافزون آنها در صنعت و برتری آنها در کاربردهای گوناگون موضوع دیگری است که در مورد آن توضیحاتی داده شده است. روابطی را که در رابطه با کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی مورد بررسی قرار گرفتند برای مواد موکب بررسی خواهد شد و کسانی که در این رابطه پژوهشهایی داشته اند و مختصری از شرح مقالات آنها بیان خواهد شد. با توجه به اینکه استفاده از مواد مرکب در صنایع، در حال افزایش است و بحث پایداری درسازه ها بسیار مهم می باشد، امکان کار پژوهشی در این زمینه فراهم است. امید است که بتوانیم در آینده مقاله ای در این مورد ارائه دهیم.

1- پیش گفتار

پایداری در سازه ها بحث بسیار مهمی است که باید هنگام طراحی سازه ها به آن توجه کرد. چه بسا ممکن است سازه ای طراحی گردد که از لحاظ مقاومت هیچ مشکلی نداشته باشد اما پایدار نباشد و با بار مورد نظر فرو بریزد. پدیده کمانش جانبی در تیرهای با مقطع نازک مورد توجه است. در ابتدا باید بار بحرانی کمانش جانبی را بدست آورد سپس طراحی سازه باید به نحوی باشد که توانایی تحمل بار بحرانی را داشته باشد. راه حلهای گوناگونی برای مهار کمانش جانبی وجود دارد. تغییر دادن شرایط تکیه گاهی و تقویت مصالح راهکارهایی است که مهندس طراح می تواند از آنها استفاده کند. تئوری کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی بوسیله Timoshenko ]1[ بررسی شده است ، که در این مقاله به آن پرداخته خواهد شد. با پیشرفت علم و فن مصالح صنعتی نیز تحول چشمگیری پیدا کرده اند بطوریکه در جهان توسعه یافته امروز کمتر از مصالح سنتی استفاده میشود. امروزه از مواد مرکب در ساخت و تقویت مصالح جهت کاربردهای گوناگون استفاده می شود. نسبت سختی به مقاومت در مواد مرکب بالا بوده به همین جهت، استفاده از این مواد نظر بسیاری از مهندسان را به خود جلب کرده است. از دیگر خواص و برتری استفاده از مواد مرکب می توان به مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. همچنین این مواد با توجه به نداشتن خاصیت مغناطیسی ، زمانی که باید مواد در یک طرح مورد نظر، این قابلیت را دارا باشند به کار می روند. پایداری و به ویژه پدیده کمانش جانبی در سازه های مرکب با توجه به کاربرد روز افزون آنها ، مساله ای است که توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است.

تئوری دیواره های نازک ساخته شده از مواد همسانگرد، ابتدا بوسیله Vlasov ]6[ مطالعه گردید. کمانش جانبی تیرهای مرکب تحت انواع مختلف شرایط، بطور رابطه ای توسط Bleich ]15[ مورد مطالعه قرار گرفته است. Clark و Hill ]16[ راه حلی برای کمانش جانبی مقاطع متقارن تحت بارگذاریهای مختلف ارائه کرده اند. برای تیرهای نازک Bauld و Tzeng ]17[ تئوری Vlasov ]6[ را برای میله های نازک به لایه های متقارن گسترش داده اند. Kabirو Sherbourne ]18[ در مورد کمانش جانبی پیچشی مقطع I شکل تیر مرکب و نیز کمانش جانبی مقطع ناودانی با مواد مرکب، تحقیق کرده اند و بیشترین تحقیقات درباره پایداری جانبی جداره های نازک خصوصاً تیرهای با مقطع I شکل بوسیله آنها صورت گرفته است.

Lee ]5[ کمانش ساختارهای نازک مرکب را به روش اجزای محدود که در هر گره 7 درجه آزادی را پیش بینی می کند را دنبال کرده است و راه حل دقیق برای یافتن مکان مرکز برش برای جداره های مرکب ارائه کرده است.

کمانش جانبی تیرهای مرکب با مقاطع گوناگون ، بطور مثال مقطع I شکل و ناودانی تحت شرایط بارگذاری و تکیه گاهی متنوع بوسیله Lee ]5[ مورد بررسی قرار گرفته است. راه حل دقیق کمانش جانبی برای تیر مرکب تحت بار خمشی محض ، به کمک سریهای توانی ، به وسیله Kim و Dong ku Shin ]8[ مطالعه گردیده است. یک دیدگاه موثر در پایداری تیرهای مرکب و کمانش پیچشی جانبی آنها توسط Mottram ]19[ داده شده است. این تحلیل بر پایه تفاوتهای محدود و مقایسه با نتایج تجربی استوار است. Brooks و Turvey ]20[ از نرم افزار ABAQUS و تحلیل اجزای محدود آن برای محاسبه بار بحرانی کمانش جانبی تیرهای مرکب با مقطع I استفاده کرده اند.

2- مفهوم پایداری و کمانش

با در نظر گرفتن یک گلوله صلب در موقعیتهای زیر این مطلب بهتر درک می شود در حالت (الف) اگر گلوله از حالت اولیه جابجا شود بعد از حذف نیرو، گلوله به مکان اولیه خود باز می گردد تعادل جسم در این حالت، تعادل پایدار است. در حالت (ب) زمانی که گلوله از موقعیت سکون جابجا شود به حالت اولیه باز نمی گردد بلکه از محل تعادل اولیه دور می شود تعادل جسم در این حالت ناپایدار است و در حالت (ج) پس از جابجایی مختصر نه به جای اولیه باز می گردد و نه به دور شدن ادامه می دهد و در جایی که بار جابجا کننده منتقل کرده است باقی می ماند، این نوع تعادل، تعادل خنثی است.

شکل1- حالات مختلف تعادل(الف) تعادل پایدار (ب) تعادل ناپایدار (ج) تعادل خنثی

2-1- کمانش ستونها

ستونهای باریک در معرض نوعی رفتار که به کمانش موسوم است قرار می گیرند. در صورتیکه بار محوری فشاری روی این اعضاء از حد معینی تجاوز کند عضو کمانه می کند که باعث تغییر شکلهای بزرگی در سیستم می شود. کمانش به عوامل متعددی بستگی دارد از جمله می توان به ابعاد عضو، نوع تکیه گاه و خواص مصالح اشاره کرد.

بار بحرانی ستون اولر :

برای ستون اولر فرضهای زیر را داریم

1- عضو در دو انتها دارای تکیه گاه ساده است. تکیه گاه پایین ثابت و تکیه گاه بالا آزادی حرکت در جهت x را ندارد.

2- عضو کاملاً قائم و بار در امتداد محور مرکزی سطح وارد می شود.

3- ماده از قانون هوک پیروی می کند.

4- تغییر شکلها کوچک است و جمله در مقایسه با واحد در رابطه انحناء قابل صرفنظر کردن است. (انحناء با رابطه تقریب می شود.)

روابط زیر را داریم :

(1)

(2)

پس از حل معادله دیفرانسیل بالا و برآورده کردن شرایط مرزی داریم :

(3)

این بار، باری است که در آن یک حالت تعادل خنثی ممکن است وجود داشته باشد.

برای شرایط تکیه گاهی متفاوت، از تعریف طول موثر استفاده می کنیم.

شکل2- ستون دو سر مفصل تحت کمانش

2-2- کمانش جانبی تیرها

یک عضو تحت اثر بار جانبی که حول محور اصلی خمیده است اگر بال فشاریش دارای تکیه گاه جانبی نباشد، ممکن است در جهت پهلو کمانش کند. دلیل این کمانش این است که بال فشاری که مانند ستونی روی تکیه گاه ارتجاعی قرار دارد ناپایدار می شود. بال فشاری در بار بحرانی، گرایش به خمش جانبی پیدا می کند و سایر قسمتهای مقطع که پایدار هستند از خمش جانبی جلوگیری می کنند. در حقیقت ترکیبی از خمش جانبی و چرخش است که در اثر ناپایدار شدن بال فشاری صورت می گیرد. اولین مطالعات تئوری کمانش جانبی توسط پرانتل و میشل روی تیرهای مقطع مستطیلی و بوسیله تیموشنکو روی تیرهایشکل انجام گرفت.

شکل3- کمانش جانبی تیر تحت بار متمرکز

شکل4- کمانش جانبی تیر با مقطع مستطیل شکل

معادلات دیفرانسیل خمش و چرخش بصورت زیر هستند :

(4)

(5)

(6)

دو رابطه اول، معادلات مشهور خمش هستند. رابطه سوم معادله چرخش حول محور z است.

برای بدست آوردن لنگرها باید زوایایی که آنها با محورهای می سازند را بدست آورد.

(7)

با قرار دادن معادلات (7) در معادلات (4) و (5) و (6) داریم :

(8)

(9)

(10)

معادله (8) فقط شامل متغیر v است و بیانگر خمش در صفحه قائم است. مساله کمانش تابع معادلات (9) و (10) می باشد که باید همزمان حل شوند.

(11)

(12)

(13)

با حل معادله (12) داریم :

(14)

2-3- کمانش جانبی تیر با مقطع I شکل به روش انرژی:

با فرض اینکه دو انتهای تیر تکیه گاه ساده باشد شرایط مرزی بصورت زیر است :

(15)

انرژی تغییر شکل ذخیره شده در عضو هنگام کمانش دو قسمت است. انرژی حاصل از خمش حول محور y و انرژی مربوط به چرخش حول محور z .

(16)

در تیرهای شکل، سختی تابیدگی قابل ملاحظه است. انرژی چرخش دو قسمت است :

1- پیچش سن و نان

2- پیچش تابیدگی

انرژی پتانسیل v مربوط به بارهای خارجی از قرار زیر است :

(17)

در رابطه بالا زاویه دوران حول محور x در هر انتهاست.

شکل5 – تیرI شکل تحت لنگر خالص

شکل6 – کمانش جانبی تیر I شکل

شکل 7 – نمایش تغییر زوایا پس از کمانش جانبی

(18)

(19)

فشار جانبی خاک و دیوارهای حایل 26 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 26

فشار جانبی خاک و دیوارهای حایل

5-1 مقدمه

دیوار حایل، دیواری است که تکیه‌گاه جانبی برای جداره‌های قائم و یا نزدیک به قائم خاک به وجود می‌آورد. از دیوار حایل در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی نظیر راهسازی، پلسازی، محوطه‌سازی، ساختمان‌سازی و به طور کلی هر جا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاکبرداری باشد، استفاده می‌شود. بر حسب مصالح و هندسه مورد احتیاج، دیوار حایل دارای انواع زیر می‌باشد:

1- دیوار حایل وزنی

2- دیوار حایل نیمه وزنی

3- دیوار حایل طره‌ای

4- دیوار حایل پشت بنددار

دیوارهای حایل وزنی (شکل 5-1-الف) از بتن ساده (غیرمسلح) و یا مصالح بنایی (بخصوص سنگ با ملات ماسه سیمان) ساخته می‌شوند. پایداری این دیوارها در مقابل فشار جانبی، در درجة اول بستگی به وزن آنها دارد. (در کشور ما ایران، به علت وجود بناهای سنگ‌کار ماهر و دستمزد مناسب، ساخت دیوارهای حایل با مصالح بنایی سنگی بسیار معمول است. هر چند که استفاده اقتصادی از آنها در محدودة ارتفاعهای 4 تا 5 متر می‌باشد، لیکن استفاده از آنها در دیوارهای بلند هم مشاهده می‌شود.)

شکل 5-1- انواع دیوار حایل

گاهی مواقع با استفاده از مقدار محدودی میلگرد، از عرض دیوار حایل وزنی مقداری کاسته می‌شود. این میلگردها در خمش با مصالح بنایی مشارکت می‌کنند. به چنین دیوارهایی، دیوارهای نیمه‌وزنی می‌گویند. (شکل 5-1-ب).

دیوارهای حایل طره‌ای (شکل 5-1-پ) از بتن مسلح ساخته می‌شوند و متشکل از دیوار تیغه، و دال پایه می‌باشند. حداکثر ارتفاع اقتصادی این دیوارها 6 تا 8 متر است.

دیوارهای حایل پشت‌بنددار (شکل 5-1-ت) مشابه دیوارهای حایل طره‌ای هستند با این اختلاف که در فواصل منظم دارای پشت‌بندهایی عمود بر دیوار تیغه می‌باشند. پشت‌بندها، تیغه و پایه را به یکدیگر می‌دوزند و در نتیجه با ایجاد رفتار دو طرفه از مقدار نیروی برشی و لنگر خمشی در آنها می‌کاهند.

در طراحی دیوار حایل، برای طراح باید پارامترهای پایة خاک- یعنی وزن مخصوص، زاویة‌ اصطکاک، و چسبندگی هم برای خاکریز پشت دیوار و هم برای خاک زیر پایه- معلوم باشد. از پارامترهای مربوط به خاکریز پشت، طراح فشار جانبی و از پارامترهای مربوط به خاک زیر پایه، طراح ظرفیت باربری مجاز خاک را برای تحمل فشار زیر پایه به دست می‌آورد.

در طراحی دیوار حایل دو مرحله وجود دارد. اول با معلوم شدن فشار جانبی، پایداری کل سازه کنترل می‌شود. کنترل پایداری شامل کنترل در مقابل واژگونی، لغزش، و ظرفیت باربری خاک زیر شالوده می‌باشد. در مرحلة دوم طراحی سازه‌ای اجزای مختلف دیوار در مقابل نیروهای وارده انجام می‌شود. نتیجة این مرحله تعیین ضخامت دیوارها و مقادیر میلگردها می‌باشد.

در این فصل تأکید بیشتر روی تعیین فشارهای جانبی خاک و کنترل پایداری دیوارهاست. در پیوست این فصل مختصر اشاره‌ای به طراحی سازه‌ای دیوار حایل می‌شود.

5-2- فشار جانبی خاک در حال سکون

مطابق شکل 5-2، دیواری به ارتفاع H در نظر بگیرید که حایل خاکی به وزن مخصوص می‌باشد. در سطح خاک پشت دیوار نیز با گسترده‌ای به شدت q بر واحد سطح تأثیر می‌نماید. مقاومت برشی s خاک نیز از رابطة زیر به دست می‌آید:

که در آن:

c= چسبندگی

= زاویة اصطکاک

= تنش مؤثر قائم

در عمق z از سطح خاکریز پشت، تنش قائم از رابطة‌ زیر به دست می‌آید:

(5-1)

شکل 5-2- فشار جانبی خاک در حال سکون

در صورتی که دیوار حایل حرکتی به سمت جلو و یا پشت نداشته باشد (یعنی حالت کرنش افقی صفر)، فشار جانبی در عمق z از رابطة زیر به دست می‌آید:

(5-2)

که در آن:

u= فشار حفره‌ای آب

= ضریب فشار خاک در حالت سکون

طراحی معماری 4 کلینیک فضاهای جانبی 39 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 39

بسمه تعالی

طراحی معماری 4

گزارش مطالعات

فضاهای جانبی

استاد مربوطه :

جناب آقای مهندس اکبرپور

دانشجویان :

سعیده نگارستانی – مهناز رشیدی – زهرا قنبری

پاییز 86

پذیرش:

پذیرش اولین محل برخورد بیمار با کلینیک است که در رابطه با انتظار اصلی و ورودی کلینیک قرار می گیرد . مساحت پذیرش بستگی به تعداد کارکنان این قسمت دارد و به ازای هر کار کن 5m+ متر مربع مساحت مفید در نظر گرفته می شود . در درمانگاه های بزرگ هر گروه از کلینیکها دارای پیشخوان پذیرش خاص خود هستند . که در پشت هر پیشخوان یک نفر کار می کند .

طول پیشخوان به ازای هر کار کن = 1m

در شرایطی که فشار تقاضا برای کلینیک وجود دارد طراحی قسمت پذیرش اهمیت بیشتری پیدا می کند . پیشبینی محل برای شیون بیماران در خارج از فضای پذیرش نزدیکی هرچه بیشتر قسمت پذیرش به ورودی کلینیک و عدم تداخل آن با قسمتهای درمانی کلینیکها نزدیکی آن به بایگانی پزشکی و امثال آن مسائلی است که در قرارگیری پذیرش کلینیک باید مورد توجه قرار گیرد .

مساحت پذیرش متر مربع A = 5 متر مربع × تعداد کارکنان پذیرش

طول پیشخوان پذیرش متر مربع B = 1متر ×تعداد کارکنان پذیرش

اجزای مبلمان :

1. یک میز پذیرش با حداقل عرض 6ً - 4 که دارای کشو برای ذخیره سازی یا فایل پایه دار .

2. فایل های جانبی به طول 60 فوت و دسترسی آسان برای مسئول پذیرش .

3. تابلوی اعلانات برای اعلامیه ها و رویدادها .

4. صندلی به تعداد کارکنان .

5. رایانه به تعداد کارکنان .

نکاتی که در طراحی باید رعایت شود :

1. تماس چشمی آسان بین ایستگاههای کار مطلوب می باشد .

2. مسئول پذیرش حرکت و جابجایی بیماران را کنترل می کند، متعاقبا قسمت پذیرش باید در ناحیه مرکزی واقع شود، وظیفه اساسی خود را انجام دهد .

3. روشنایی طبیعی و نمای بیرونی مطلوب می باشند ولی نباید بهای چندانی به آنها داده شود . اولویت اول و دوم عبارتند از :

ناحیه پذیرش/ انتظار/ و دفاتر مشاوره

هال و سرای انتظار :

انتخاب سیستم انتظارها از مسائل مهم در برنامه ریزی عملکردی کلینیک محسوب می شود . معمولا از نظر سیه کولاسیون ها ترکیبی از سیستم انتظار اصلی و فرعی روش مناسب تری به نظر می رسد . منظور از این سیستم آن است که یک انتظار اصلی با مساحت کافی در رابطه با ورودی کلینیک پیش بینی می شود . که بیماران از آن میان انتظارهای فرعی تقسیم می شوند . هر کلینیک و یا هر گروه از کلینیک ها دارای انتظار فرعی خاص خود هستند .

نکات طراحی:

1. از نظر طراحی ایجاد یک مکان خوب و جذاب که در این ناحیه می تواند بزرگترین چالش را در ایجاد راحتی روانی بیماران به ویژه در ارتباط با سن افراد (از کودکی تا بلوغ) ارائه دهد .

2. مصالحی که استفاده می شود نباید هیچ گونه درز و یا فرجی داشته باشد .

3. نورپردازی : در چنین فضایی منع نوری باید مخفی باشد تا کمترین انعکاس سطحی نور رخ داده و نور غالب محیط چشم آزار نشود .

اجزای مبلمان : 70 صندلی، آبخوری، تلویزیون، قفسه مجله تلفن عمومی .

مساحت انتظارها معمولا بر مبنای 3/1 متر مربع برای هر نفر در نظر گرفته می شود .

معمولا همراهان بیمار نیز به تعداد افراد اضافه می شود . برای محاسبه مساحت انتظارها می توان نصف کل مراجعین (بیمار و همراه) به درمانگاه در شلوغ ترین روز را املاک قرار داد . این ملاک هم در انتظار اصلی و هم در انتظار فرعی باید رعایت شود . بدین ترتیب مساحت انتظار اصلی معمول کل مساحت انتظارهای فرعی پیش بینی می شود .

انتظار :

مساحت انتظار اصلی A =3/1×

مساحت کل انتظارهای فرعی متر مربع A= 3/1×

مساحت انتظارهای فرعی : M2 B=

صندوق :

کلیه مراجعین به کلینیک برای پرداخت پول به صندوق مراجعه می کنند .

همچنین در مواردی مراجعین به بخشهای تشخیصی کلینیک مانند آزمایشگاه رادیولوژی برای پرداخت پول به صندوق درمانگاه مراجعه می کنند . داروخانه از حیث حسابداری مستقل بوده و صندوق جداگانه ای مختص بخود دارد .

صندوق ار حیث قرارگیری باید در ارتباط با ورودی و انتظار اصلی درمانگاه بوده و در مجاورت بخش پذیرش و در رابطه با اداری قرار گیرد .

در ارتباط مجاور با

صندوق معمولا با دریچه ای به فضای انتظار متصل می شود و بیماران پول یا دفترچه بیمه خود را از این دریچه به صندوق می دهند . معمولا حسابداری کوچکی نیز در قسمت صندوق پیش بینی می شود .

طراحی صندوق به نحوی باید باشد که بیمار و مراجعین نتوانند وارد آن شوند .

محاسبه مساحت صندوق :

مساحت صندوق بستگی به تعداد پرسنل اداری این قسمت دارد . می توان در ازای هر نفر پرسنل این قسمت 5/4 متر مربع مساحت در نظر گرفت که شامل فضای :

کمانش جانبی تیرهای مرکب 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

کمانش جانبی تیرهای مرکب

دانشکده فنی و مهندسی آزاد اسلامی واحد مشهد- استاد راهنما: جناب آقای دکتر نصیرایی دانشجو: شهریار دستجردی

چکیده

موضوع سمینار در ارتباط با مساله کمانش جانبی تیرهای ساخته شده از مواد مرکب می باشد. در ابتدا توضیح مختصری در رابطه با پایداری سازه ها بیان می شود. سپس کمانش ستونها زیر اثر بار محوری مورد بررسی قرار می گیرد. پس از آن مفهوم و روابط کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی بیان می گردد. معرفی مواد مرکب بصورت مختصر و روند گسترش روزافزون آنها در صنعت و برتری آنها در کاربردهای گوناگون موضوع دیگری است که در مورد آن توضیحاتی داده شده است. روابطی را که در رابطه با کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی مورد بررسی قرار گرفتند برای مواد موکب بررسی خواهد شد و کسانی که در این رابطه پژوهشهایی داشته اند و مختصری از شرح مقالات آنها بیان خواهد شد. با توجه به اینکه استفاده از مواد مرکب در صنایع، در حال افزایش است و بحث پایداری درسازه ها بسیار مهم می باشد، امکان کار پژوهشی در این زمینه فراهم است. امید است که بتوانیم در آینده مقاله ای در این مورد ارائه دهیم.

1- پیش گفتار

پایداری در سازه ها بحث بسیار مهمی است که باید هنگام طراحی سازه ها به آن توجه کرد. چه بسا ممکن است سازه ای طراحی گردد که از لحاظ مقاومت هیچ مشکلی نداشته باشد اما پایدار نباشد و با بار مورد نظر فرو بریزد. پدیده کمانش جانبی در تیرهای با مقطع نازک مورد توجه است. در ابتدا باید بار بحرانی کمانش جانبی را بدست آورد سپس طراحی سازه باید به نحوی باشد که توانایی تحمل بار بحرانی را داشته باشد. راه حلهای گوناگونی برای مهار کمانش جانبی وجود دارد. تغییر دادن شرایط تکیه گاهی و تقویت مصالح راهکارهایی است که مهندس طراح می تواند از آنها استفاده کند. تئوری کمانش جانبی تیرها با مصالح معمولی بوسیله Timoshenko ]1[ بررسی شده است ، که در این مقاله به آن پرداخته خواهد شد. با پیشرفت علم و فن مصالح صنعتی نیز تحول چشمگیری پیدا کرده اند بطوریکه در جهان توسعه یافته امروز کمتر از مصالح سنتی استفاده میشود. امروزه از مواد مرکب در ساخت و تقویت مصالح جهت کاربردهای گوناگون استفاده می شود. نسبت سختی به مقاومت در مواد مرکب بالا بوده به همین جهت، استفاده از این مواد نظر بسیاری از مهندسان را به خود جلب کرده است. از دیگر خواص و برتری استفاده از مواد مرکب می توان به مقاومت در برابر خوردگی اشاره کرد. همچنین این مواد با توجه به نداشتن خاصیت مغناطیسی ، زمانی که باید مواد در یک طرح مورد نظر، این قابلیت را دارا باشند به کار می روند. پایداری و به ویژه پدیده کمانش جانبی در سازه های مرکب با توجه به کاربرد روز افزون آنها ، مساله ای است که توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است.

تئوری دیواره های نازک ساخته شده از مواد همسانگرد، ابتدا بوسیله Vlasov ]6[ مطالعه گردید. کمانش جانبی تیرهای مرکب تحت انواع مختلف شرایط، بطور رابطه ای توسط Bleich ]15[ مورد مطالعه قرار گرفته است. Clark و Hill ]16[ راه حلی برای کمانش جانبی مقاطع متقارن تحت بارگذاریهای مختلف ارائه کرده اند. برای تیرهای نازک Bauld و Tzeng ]17[ تئوری Vlasov ]6[ را برای میله های نازک به لایه های متقارن گسترش داده اند. Kabirو Sherbourne ]18[ در مورد کمانش جانبی پیچشی مقطع I شکل تیر مرکب و نیز کمانش جانبی مقطع ناودانی با مواد مرکب، تحقیق کرده اند و بیشترین تحقیقات درباره پایداری جانبی جداره های نازک خصوصاً تیرهای با مقطع I شکل بوسیله آنها صورت گرفته است.

Lee ]5[ کمانش ساختارهای نازک مرکب را به روش اجزای محدود که در هر گره 7 درجه آزادی را پیش بینی می کند را دنبال کرده است و راه حل دقیق برای یافتن مکان مرکز برش برای جداره های مرکب ارائه کرده است.

کمانش جانبی تیرهای مرکب با مقاطع گوناگون ، بطور مثال مقطع I شکل و ناودانی تحت شرایط بارگذاری و تکیه گاهی متنوع بوسیله Lee ]5[ مورد بررسی قرار گرفته است. راه حل دقیق کمانش جانبی برای تیر مرکب تحت بار خمشی محض ، به کمک سریهای توانی ، به وسیله Kim و Dong ku Shin ]8[ مطالعه گردیده است. یک دیدگاه موثر در پایداری تیرهای مرکب و کمانش پیچشی جانبی آنها توسط Mottram ]19[ داده شده است. این تحلیل بر پایه تفاوتهای محدود و مقایسه با نتایج تجربی استوار است. Brooks و Turvey ]20[ از نرم افزار ABAQUS و تحلیل اجزای محدود آن برای محاسبه بار بحرانی کمانش جانبی تیرهای مرکب با مقطع I استفاده کرده اند.

2- مفهوم پایداری و کمانش

با در نظر گرفتن یک گلوله صلب در موقعیتهای زیر این مطلب بهتر درک می شود در حالت (الف) اگر گلوله از حالت اولیه جابجا شود بعد از حذف نیرو، گلوله به مکان اولیه خود باز می گردد تعادل جسم در این حالت، تعادل پایدار است. در حالت (ب) زمانی که گلوله از موقعیت سکون جابجا شود به حالت اولیه باز نمی گردد بلکه از محل تعادل اولیه دور می شود تعادل جسم در این حالت ناپایدار است و در حالت (ج) پس از جابجایی مختصر نه به جای اولیه باز می گردد و نه به دور شدن ادامه می دهد و در جایی که بار جابجا کننده منتقل کرده است باقی می ماند، این نوع تعادل، تعادل خنثی است.

شکل1- حالات مختلف تعادل(الف) تعادل پایدار (ب) تعادل ناپایدار (ج) تعادل خنثی

2-1- کمانش ستونها

ستونهای باریک در معرض نوعی رفتار که به کمانش موسوم است قرار می گیرند. در صورتیکه بار محوری فشاری روی این اعضاء از حد معینی تجاوز کند عضو کمانه می کند که باعث تغییر شکلهای بزرگی در سیستم می شود. کمانش به عوامل متعددی بستگی دارد از جمله می توان به ابعاد عضو، نوع تکیه گاه و خواص مصالح اشاره کرد.

بار بحرانی ستون اولر :

برای ستون اولر فرضهای زیر را داریم

1- عضو در دو انتها دارای تکیه گاه ساده است. تکیه گاه پایین ثابت و تکیه گاه بالا آزادی حرکت در جهت x را ندارد.

2- عضو کاملاً قائم و بار در امتداد محور مرکزی سطح وارد می شود.

3- ماده از قانون هوک پیروی می کند.

4- تغییر شکلها کوچک است و جمله در مقایسه با واحد در رابطه انحناء قابل صرفنظر کردن است. (انحناء با رابطه تقریب می شود.)

روابط زیر را داریم :

(1)

(2)

پس از حل معادله دیفرانسیل بالا و برآورده کردن شرایط مرزی داریم :

(3)

این بار، باری است که در آن یک حالت تعادل خنثی ممکن است وجود داشته باشد.

برای شرایط تکیه گاهی متفاوت، از تعریف طول موثر استفاده می کنیم.

شکل2- ستون دو سر مفصل تحت کمانش

2-2- کمانش جانبی تیرها

یک عضو تحت اثر بار جانبی که حول محور اصلی خمیده است اگر بال فشاریش دارای تکیه گاه جانبی نباشد، ممکن است در جهت پهلو کمانش کند. دلیل این کمانش این است که بال فشاری که مانند ستونی روی تکیه گاه ارتجاعی قرار دارد ناپایدار می شود. بال فشاری در بار بحرانی، گرایش به خمش جانبی پیدا می کند و سایر قسمتهای مقطع که پایدار هستند از خمش جانبی جلوگیری می کنند. در حقیقت ترکیبی از خمش جانبی و چرخش است که در اثر ناپایدار شدن بال فشاری صورت می گیرد. اولین مطالعات تئوری کمانش جانبی توسط پرانتل و میشل روی تیرهای مقطع مستطیلی و بوسیله تیموشنکو روی تیرهایشکل انجام گرفت.

شکل3- کمانش جانبی تیر تحت بار متمرکز

شکل4- کمانش جانبی تیر با مقطع مستطیل شکل

معادلات دیفرانسیل خمش و چرخش بصورت زیر هستند :

(4)

(5)

(6)

دو رابطه اول، معادلات مشهور خمش هستند. رابطه سوم معادله چرخش حول محور z است.

برای بدست آوردن لنگرها باید زوایایی که آنها با محورهای می سازند را بدست آورد.

(7)

با قرار دادن معادلات (7) در معادلات (4) و (5) و (6) داریم :

(8)

(9)

(10)

معادله (8) فقط شامل متغیر v است و بیانگر خمش در صفحه قائم است. مساله کمانش تابع معادلات (9) و (10) می باشد که باید همزمان حل شوند.

(11)

(12)

(13)

با حل معادله (12) داریم :

(14)

2-3- کمانش جانبی تیر با مقطع I شکل به روش انرژی:

با فرض اینکه دو انتهای تیر تکیه گاه ساده باشد شرایط مرزی بصورت زیر است :

(15)

انرژی تغییر شکل ذخیره شده در عضو هنگام کمانش دو قسمت است. انرژی حاصل از خمش حول محور y و انرژی مربوط به چرخش حول محور z .

(16)

در تیرهای شکل، سختی تابیدگی قابل ملاحظه است. انرژی چرخش دو قسمت است :

1- پیچش سن و نان

2- پیچش تابیدگی

انرژی پتانسیل v مربوط به بارهای خارجی از قرار زیر است :

(17)

در رابطه بالا زاویه دوران حول محور x در هر انتهاست.

شکل5 – تیرI شکل تحت لنگر خالص

شکل6 – کمانش جانبی تیر I شکل

شکل 7 – نمایش تغییر زوایا پس از کمانش جانبی

(18)

(19)

فشار جانبی خاک و دیوارهای حایل 26 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 26

فشار جانبی خاک و دیوارهای حایل

5-1 مقدمه

دیوار حایل، دیواری است که تکیه‌گاه جانبی برای جداره‌های قائم و یا نزدیک به قائم خاک به وجود می‌آورد. از دیوار حایل در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی نظیر راهسازی، پلسازی، محوطه‌سازی، ساختمان‌سازی و به طور کلی هر جا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاکبرداری باشد، استفاده می‌شود. بر حسب مصالح و هندسه مورد احتیاج، دیوار حایل دارای انواع زیر می‌باشد:

1- دیوار حایل وزنی

2- دیوار حایل نیمه وزنی

3- دیوار حایل طره‌ای

4- دیوار حایل پشت بنددار

دیوارهای حایل وزنی (شکل 5-1-الف) از بتن ساده (غیرمسلح) و یا مصالح بنایی (بخصوص سنگ با ملات ماسه سیمان) ساخته می‌شوند. پایداری این دیوارها در مقابل فشار جانبی، در درجة اول بستگی به وزن آنها دارد. (در کشور ما ایران، به علت وجود بناهای سنگ‌کار ماهر و دستمزد مناسب، ساخت دیوارهای حایل با مصالح بنایی سنگی بسیار معمول است. هر چند که استفاده اقتصادی از آنها در محدودة ارتفاعهای 4 تا 5 متر می‌باشد، لیکن استفاده از آنها در دیوارهای بلند هم مشاهده می‌شود.)

شکل 5-1- انواع دیوار حایل

گاهی مواقع با استفاده از مقدار محدودی میلگرد، از عرض دیوار حایل وزنی مقداری کاسته می‌شود. این میلگردها در خمش با مصالح بنایی مشارکت می‌کنند. به چنین دیوارهایی، دیوارهای نیمه‌وزنی می‌گویند. (شکل 5-1-ب).

دیوارهای حایل طره‌ای (شکل 5-1-پ) از بتن مسلح ساخته می‌شوند و متشکل از دیوار تیغه، و دال پایه می‌باشند. حداکثر ارتفاع اقتصادی این دیوارها 6 تا 8 متر است.

دیوارهای حایل پشت‌بنددار (شکل 5-1-ت) مشابه دیوارهای حایل طره‌ای هستند با این اختلاف که در فواصل منظم دارای پشت‌بندهایی عمود بر دیوار تیغه می‌باشند. پشت‌بندها، تیغه و پایه را به یکدیگر می‌دوزند و در نتیجه با ایجاد رفتار دو طرفه از مقدار نیروی برشی و لنگر خمشی در آنها می‌کاهند.

در طراحی دیوار حایل، برای طراح باید پارامترهای پایة خاک- یعنی وزن مخصوص، زاویة‌ اصطکاک، و چسبندگی هم برای خاکریز پشت دیوار و هم برای خاک زیر پایه- معلوم باشد. از پارامترهای مربوط به خاکریز پشت، طراح فشار جانبی و از پارامترهای مربوط به خاک زیر پایه، طراح ظرفیت باربری مجاز خاک را برای تحمل فشار زیر پایه به دست می‌آورد.

در طراحی دیوار حایل دو مرحله وجود دارد. اول با معلوم شدن فشار جانبی، پایداری کل سازه کنترل می‌شود. کنترل پایداری شامل کنترل در مقابل واژگونی، لغزش، و ظرفیت باربری خاک زیر شالوده می‌باشد. در مرحلة دوم طراحی سازه‌ای اجزای مختلف دیوار در مقابل نیروهای وارده انجام می‌شود. نتیجة این مرحله تعیین ضخامت دیوارها و مقادیر میلگردها می‌باشد.

در این فصل تأکید بیشتر روی تعیین فشارهای جانبی خاک و کنترل پایداری دیوارهاست. در پیوست این فصل مختصر اشاره‌ای به طراحی سازه‌ای دیوار حایل می‌شود.

5-2- فشار جانبی خاک در حال سکون

مطابق شکل 5-2، دیواری به ارتفاع H در نظر بگیرید که حایل خاکی به وزن مخصوص می‌باشد. در سطح خاک پشت دیوار نیز با گسترده‌ای به شدت q بر واحد سطح تأثیر می‌نماید. مقاومت برشی s خاک نیز از رابطة زیر به دست می‌آید:

که در آن:

c= چسبندگی

= زاویة اصطکاک

= تنش مؤثر قائم

در عمق z از سطح خاکریز پشت، تنش قائم از رابطة‌ زیر به دست می‌آید:

(5-1)

شکل 5-2- فشار جانبی خاک در حال سکون

در صورتی که دیوار حایل حرکتی به سمت جلو و یا پشت نداشته باشد (یعنی حالت کرنش افقی صفر)، فشار جانبی در عمق z از رابطة زیر به دست می‌آید:

(5-2)

که در آن:

u= فشار حفره‌ای آب

= ضریب فشار خاک در حالت سکون