دانلود مقاله قوس

word قابل ویرایش
16 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

-مقدمه :
قوس را می توان سازه ای تعریف نمود که توانایی آن برای حمل بارهای قائم وارده ، بستگی به مولفه افقی واکنش تکیه گاههای دو طرف آن دارد که هر دو ، به طرف وسط دهانه قوس عمل می نمایند .

قوسها از زمانهای بسیار دور موارد استعمال فراوانی در ساخت طاقهای بزرگ و پلهای جاده دارند و نمونه های فراوان آنها را می توان در بناها و پلهای تاریخی کشورمان یافت .

با تنوجه به وجود نیروی فشاری در مقاطع مختلف قوس و هم چنین کم بودن اثر لنگر خمشی ، علاوه بر بتن مسلح و فولاد ، قوس را می توان از مصالح بنایی نیز بنا نمود که با توجه به استادکاران ماهر و همچنین کمبود فولاد و سیمان در کشور ، این شیوه می تواند کمک موثری در طرح و اجرای پلهای جاده های و راه آهن باشد . اکثر پلهایی که در مسیر راه آهن سراسری ایران قرار دارند ، از نوع پل قوسی بامصالح بنایی می باشند که سالهای متمادی است که بدون هیچ عیب و نقصی عمل می نمایند .

انروزه با پیشرفت تکنیک محاسبه و اجراء ، پلهای قوسی با دهانه بسیار بزرگ ساخته شده است . بزرگترین پل قوسی فلزی جاده که در حال حاضر در جهان وجود دارد ، پل Kill Van Kull با دهانه حدود ۵۰۴ متر در نیوجرسی آمریکا می باشد . در بندر سیدنی استرالیا ، یک پل قوسی فلزی راه آهن با دهانه حدود ۵۰۳ متر وجود دارد . هر دو پل فوق الذک از نوع دو مفصلی خرپایی می باشند که در بخشهای آینده در مورد آن صحبت خواهد شد . بزرگترین پل قوسی بتن مسلح ، پل Sando در سوئد می باشد که مخصوص عبور وسایط نقلیه است و دهانه آن حدود ۲۶۴ متر می باشد . در Esla اسپانیا یک پل قوسی بتن مسلح مخصوص عبور راه آهن به دهانه ۱۹۷ متر وجود دارد که بزرگترین دهانه در نوع خود می باشد .

 

۲-انواع قوس :
قوسهایی که به قوسهای سه مفصل موسوم هستند ، از لحاظ ایستایی ، معین می باشند . قوسهای دو مفصل یک درجه نامعین و قوسهای دو سر گیردار یا بدون مفصل ۳ درجه نامعین هستند . چون ایجاد و واکنشهای افقی در تکیه گاه های سازه برای عمل قوسها ضروری می باشد ، بنابراین بدیهی است که شرایط پی در تکیه گاههای قوسها باید بسیار مناسب باشد . در صورتی که شرایط پی چندان مناسب نباشد ، در این صورت مولفه های افقی تکیه گاهی را می توان توسط مهاری تحمل نمود .

در مقایسه با تیر ، به علت وجود واکنش افقی تکیه گاهی در قوس ، لنگر خمشی کوچکتری در قوس ایجاد می شود .در شکل فوق لنگرهای ایجاد شده در یک قوس و یک تیر ساده با دهانه های مساوی تحت اثر یک سیستم نیرو مقایسه گردیده است . ملاحظه می شود که لنگر مثبت حداکثر به علت عمل قوس کاهش بسیار یافته است .

البته لازم به تذکر است نیروهای محوری قابل ملاحظه ای در قوسها ایجاد می گردد . اقتصاد هر قوسی بستگی به نسبت به ارتفاع دهانه آن دارد . در موارد بسیاری این نسبت با توجه به شرایط موجود تعیین می گردد . در صورتی که شرایط برای ایجاد یک قوس اقتصادی مهیا باشد . این نسبت یعنی نسبت ارتفاع قوس به طول دهانه آن ( ) باید بین ۲۵/۰ تا ۳/۰ باشد .

 

۳-قوسهای سه مفصل :
تعیین واکنشهای تکیه گاهی :
واکنشهای مجهول قوس عبارتند از ، ، و ، با نوشتن سه
معادله تعادل برای تمام قوس و معادله تعادل لنگری قطعه یا قوس حول نقطه C واکنشهای مجهول به دست می آیند . ولی حتی الامکانباید از حل دستگاه معادلات همزمان خودداری نمود . برای مثال با نوشتن معادله تعادل لنگری قوس که تکیه گاه های آن همتراز می باشند ، حول مفصل B معادله ای به دست می آید که فقط واکنش قائم مجهول در آن وجود دارد . با دانستن اگر معادله تعادل لنگری قسمت را حول نقطه C بنویسیم ، در آن فقط مجهول وجود خواهد داشت . اکنون با نوشتن معادله تعادل لنگری تمام قوس حول نقطه A واکنش و با نوشتن معادله تعادلی نیروها در امتداد افق واکنش به دست می آید . درستی نتایج حاصل را می توان با نوشتن معادله تعادل نیروها در امتداد قائم کنترل نمود .

موقعی که دو تکیه گاه قوس در ترازهای مختلف قرار دارند ، در معادله دو مجهول و خواهد داشت . در نتیجه لازم است یک دستگاه دو معادله دو مجولی حل شود . در صورتی که هر یک از واکنشهای و را به دو مولفه که یکی از آنها در امتداد خط باشد ، تجزیه نماییم ، می توان از حل دو معادله دو مجهولی اجتناب نمود . پس از محاسبه مولفه های ، ، و مولفه های افقی و قائم واکنشها را می توان از روابط زیر بدست آورد .

البته در دنباله این فصل ما قوسهایی را در نظر می گیریم که دو تکیه گاه آن در یک تراز بوده و فقط تحت بارهای قائم می باشند .

تعیین نیروهای داخلی در قوسهای سه مفصل :
نیروهای داخلی در مقاطع عرضی یک قوس سه مفصلی عبارتند از نیروی برشی ، لنگرخمشی M و نیروی محوری N ، قرار داد جهت مثبت نیروی برشی و لنگر خمشی را همانند تیرها در نظر می گیریم ، لیکن در قوسها نیروی محوری فشاری را مثبت و نیروی محور کششی را منفی فرض می‌کنیم.
قوس سه مفصلی را که تحت تاثیر تعدادی نیروی قائم قرار دارد ، در نظر بگیرید (تکیه گاههای قوس در یک تراز می باشند) . نیروهای داخلی در نقطه K قوس با مختصات x و y که مماس بیر قوس در آن نقطه به محور x زاویه می سازد از روابط زیر بدست می آید :

در روابط فوق اگر مماس بر قوس دارای شیب مثبت باشد ( ). مثبت و اگر مماس بر منحنی دارای شیب منفی باشد ( ) ، منفی در نظر گرفته می شود .
هرگاه تیری با همان دهانه و تحت فرمان بارگذاری را در نظر بگیریم و نیروی برشی و لنگر خمشی در نقطه نظیر نقطه K (با فاصله x از تکیه گاه چپ) را در آن به ترتیب با و نشان می دهیم ، نیروی برشی ، لنگر خمشی و نیروی محوری در نقطه K قوس را می توانیم بر حسب کمیتهای مزبور بیان کنیم :
(۷-۱)
(۷-۲)

خط فشار
همانطور که می دانیم در هر نقطه از محور مرکزی قوس سه نیروی داخلی ، نیروی برشی V ، لنگر خمشی M و نیروی محوری N وجود دارد . حال اگر خروج از مرکز را در چندین نقطه محاسبه نماییم و خروج از مرکزهای محاسبه شده را در امتداد خطوط عمود بر خط مرکزی قوس جدا و نقاط حاصل را به هم وصل کنیم ، خط فشار به دست می آید .

اگر برای حال بارگذاری معینی ، خط فشار بر محور مرکزی قوس منطبق گردد ، بارهای مزبور در قوس لنگر خمشی و نیروی برشی ایجاد نخواهد کرد و قوس فقط تحت اثر نیروی محوری قرار خواهد داشت . این حالت بخصوص برای قوسهای با بنایی که مقاومت کششی آنها خیلی ضعیف است ، برتری اقتصادی دارد .
فرض کنید y و به ترتیب عرضهای محور مرکزی قوس و خط فشار باشند . این عرضها توابع معینی از x می باشند .

و
شرط اینکه محور مرکزی قوس بر خط فشار منطبق باشد ، این است که :

حال قوس را که فقط تحت اثر بارهای قائم می باشد‌ ، بررسی می نماییم . اگر نقطه K را در روس خط فشار در نظر بگیریم ، لنگر تمام نیروهای وارد بر قوس واقع در سمت چپ نقطه K ، حول نقطه K باید برابر صفر باشد .

در معادله فوق ، J تعداد بارخای در سمت چپ نقطه K و طول نقطه اثر می باشد . با محاسبه از رابطه فوق داریم :

از طرفی داریم :

پس :

که در آن لنگر خمشی در فاصله a از تکیه گاه چپ تیر ساده ای به دهانه L می باشد . نتیجه می گیریم که برای رسم خط تاثیر واکنش افقی H ، کافی است عرضهای خط تاثیر لنگرخمشی در نقطه C تیر ساده ای به دهانه L را بر تقسیم نماییم .

خطر تاثیر لنگرخمشی
با در نظر گرفتن قوس و خط تاثیر لنگر خمشی را در مقطع D آن را رسم می‌نماییم .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 16 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد