پاورپوینت آشنایی با مفاهیم طراحی سازه های فولادی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

آشنایی با مفاهیم طراحی سازه های فولادی

اسلاید 2 :

مقدمه ای بر تئوری طراحی
تفاوت فلسفه های طراحی ASD وLRFD
سیستم های سازه ای ساختمانی
مشخصات هندسی مقاطع سازه ای

اسلاید 3 :

مروری بر مطالب جلسه گذشته
طراحی
طراحی امکان پذیر
متغیرهای طراحی
اهداف طراحی
مفاهیم حالت حدی
حالت حدی مقاومت
حالت حدی سرویس پذیری

فلسفه طراحی

اسلاید 4 :

طراحی => یعنی خلق چیزی که وجود ندارد و تعیین ابعاد برای سازه مورد نظربا استفاده از دانش مهندسی در زمینه شناخت مصالح و روش های تحلیل

طراحی محتمل => طرحی که جواب ما را بدهد و معمولا بیش از یک طرح وجود دارد
طراحی توسط مجموعه ای از متغیرهای طراحی تعریف می شود.

متغیرهای طراحی = > متغیرهای طراحی در تحلیل طرح مورد استفاده قرار می گیرند
طراحی امکان پذیر شناخته می شود اگر معیارهای عملکردی ( یا محدودیت ها) تعریف شده برای مساله ارضا شوند.

اسلاید 5 :

توابع عملکردی=> با متغیرهای طراحی که طرح را تعریف می کنند ،محاسبه می شوند.

مقادیر توابع عملکردی به کار برده می شوند تا طراحی های ممکن مورد مقایسه قرار بگیرند و بهترین طراحی یا طراحی بهینه تعیین گردد.

مشخصه قابل توجه دیگر طراحی ، تکراری بودن پروسه آن است.
وقتی پروسه طراحی شروع می شود، مجهولات زیادی وجود دارد. متعاقبا نیاز است طراح فرضیاتی در مورد مولفه های مختلف طرح بکند. به ترتیب که طراحی پیش می رود ، بسیاری از فرضیات نیاز است با حقایق شناخته شده جایگزین گردد.

اسلاید 6 :

محدودیت ها ( قیدهای طراحی، معیارهای عملکردی) =>
در میان طرحهای امکان پذیر بعضی از آن ها بهتر هستند . و عموما هدف طراح پیدا کردن طراحی بهینه می باشد.
طرح بهینه => طرحی است که به بهترین شکل معیارهای پروژه را ارضا می کند

اسلاید 7 :

هدف طراحی = > هدف طراحی در هر مساله متفاوت است.
طراح نیاز است توانایی تشخیص اهداف هر طرح را بداند.
اهداف هر مساله طراحی به صورت عبارت عملکردی بیان می شوند.
در مهندسی سازه عبارت عملکردی را می توان به عنوان تابع عملکردی نیز در نظر گرفت.

اسلاید 8 :

حالت حدی - حالت حدی بیان شرایطی از پتانسیل انهدام در سازه می باشد.
حالت های حدی رابطه کلی زیر را دارند :

تقاضا < ظرفیت

حالت های حدی سازه ای در 2 دسته کلی قرار می گیرند:

- حالت حدی مقاومتی (حالت های حدی مقاومتی مودهای احتمالی خرابی سازه ای هستند. مانند حالت های حدی تسلیم یا گسیختگی )

- حالت حدی سرویس پذیری (حالت های حدی می باشند که شرایطی هستند که بر مبنای مقاومت عضو سازه ای قرار ندارند، اما سازه را برای استفاده نامناسب می سازند.مانند حالت های حدی تغییرمکان، ارتعاش و لاغری )

اسلاید 9 :

تحلیل و طراحی

تحلیل و طراحی دو فعالیت مجزا هستند و بهتر است فرق میان این دو را بدانیم.
تحلیل برآورد یک مساله مشخص است و عملکرد را محاسبه کرده و نتایج عملکردی را ارائه می دهد. در واقع تحلیل مجموعه ی اطلاعات مورد نیاز در پروسه طراحی را بدست می آورد.
پروسه طراحی نتایج تحلیل را مورد استفاده قرار می دهد تا در مورد مساله طراحی تصمیم گیری نماید. بر مبنای نتایج تحلیل ،پروسه طراحی متغیرهای طراحی را تغییر می دهد. با تغییر متغیرهای طراحی نیازمند تحلیل های بیشتری می گردد. پروسه طراحی تکرار می شود تا زمانی که راه حل مساله پیدا گردد. در واقع بسیاری مسائل طراحی نیازمند تحلیل های چند باره هستند.

اسلاید 10 :

فلسفه طراحی ASD و LRFD
دو فلسفه طراحی برای سازه ها موجود است :

ASD : Allowable Strength(Stress) Design
LRFD : Load & Resistance Factor Design

اسلاید 11 :

در سازه های فولادی قبل از آیین نامه AISC که در سال 1986 روش LRFD را ارائه کرد، طراحی سازه ها بر مبنای ASD قرار داشت. تا حدود 10 سال پس از این روش های طراحی در اجرا و همین طور مباحث دانشگاهی این روش را مورد استفاده قرار نداده بود و به نظر میرسید که نیاز به تغییر روش طراحی وجود ندارد حتی با اینکه روش LRFD سازه ها را به ضریب اطمینان بیشتری طرح می نماید.

در سازه های بتنی بدلیل پیچیدگی تحلیل مقاطع مرکب و محاسبه تنش ها، روش مقاومتی در مقررات بتنی ACI از 1970 مورد استفاده قرار میگیرد.

اسلاید 12 :

تفاوت های مهم فلسفه طراحی ASD و LRFD

ترکیب بار و ضرایب بار
نتایج ASD برمبنای تنش و نتایج LRFD برمبنای ظرفیت نیرو و لنگر می باشد
تحلیل استاتیک برای ASD پذیرفته شده است در صورتی که تحلیل غیرخطی هندسی برای LRFD مورد نیاز است
تفاوت در ضریب اطمینان موثر

اسلاید 13 :

Rn/ Ω= ASD CapacityфRn = LRFD CapacityRn = Nominal Capacity

اسلاید 14 :

رابطه بین ضرایب Ω و ф در روش های ASD و LRFD

این دو ضریب کاربردهای مختلفی دارند اما همیشه رابطه زیر بینشان برقرار است :

اسلاید 15 :

LRFD
ASD
- مقاومت مورد نیاز
- مقاومت اسمی
- ضریب اطمینان
- مقاومت مجاز
- مقاومت مورد نیاز
- مقاومت اسمی
- ضریب مقاومت
- مقاومت مجاز

اسلاید 16 :

ترکیب بار LRFD
ترکیب بار ASD
1.4D
1.2D + 1.6L
1.2D + 1.6W + 0.5L
1.2D ± 1.0E + 0.5L
0.9D ± (1.6W or 1.0E)
1.0D + 1.0L
0.75D + 0.75L + 0.75W
0.75D + 0.75L + 0.75E

یا ترکیب بارهای زیر با افزایش 1/3 در تنش های مجاز

1.0D + 1.0L
1.0D + 1.0L + 1.0W
1.0D + 1.0L + 1.0E

اسلاید 17 :

ترکیب بار حالت حدی بهره برداری در ASD وLRFD
1.0D + 1.0L
1.0D + 1.0L + 1.0W
1.0D + 1.0L + 1.0E

اسلاید 18 :

هر دو روش در آیین نامه ها مجاز و معتبر شناخته شده است

برای نسبت بار زنده به مرده 3 و کوچکتر، روش ASD نتایج محافظه کارانه تری می دهد
و برای نسبت بزرگتر از این مقدار LRFD محافظه کارانه تر است.

اسلاید 19 :

سیستم های سازه ای
قاب خمشی
دیوار برشی
قاب خمشی انعطاف پذیری زیادی دارد
و منجر به تغییرمکان های زیاد در سازه می گردد
واژگونی دیوار با بارهای عمودی در انتهای دیوار کنترل می گردد

اسلاید 20 :

قاب مهاربندی
سیستم دوگانه
در مقایسه با سایر سیستم های لرزه بر جانبی اقتصادی تر هستند
از لحاظ اجرا ساده هستند
در ترکیب با سازه های بتنی می توانند مورد استفاده قرار بگیرند