برو بالا

مجموعه مقالات پایان نامه لونا پروژه

بارگذاری ساختمان

نوشته شده در مهر ۲۶, ۱۳۹۵ | 210 views

گفتار نخست
شناخت بارها و تعاریف سامانه‌های انتقال بار و بارگذاری
۱-۱) کلیات
سازه‌های عمرانی به عنوان یک فرآورده تولیدی و صنعتی با کاربرد مشخص بوده که با توجه به نوع کاربری و استفاده موردنظر، بارهای مشخصی به آن وارد می‌شود. این سازه عمرانی اگر پل باشد، مطمئناً بارهای وارده بر آن با یک سد یا ساختمان مسکونی متفاوت خواهد بود. در پل بار اصلی وارده بر سازه آن، علاوه بر وزن پل، وزن خودروهای عبوری و همچنین بار فشار سیلاب‌ها می‌باشد، در حالی که در سدها بار اصلی، فشار آب پشت سد و خطرات ناشی از لرزش‌های زمین لرزه می‌باشند. در یک ساختمان که کاربری مسکونی دارد، نیز مقادیر بارهای اصلی با ساختمانی که کاربری درمانی یا تجاری دارد، متفاوت خواهد بود.
به عنوان یک تعریف کلی، بارگذاری تعیین حداکثر بار وارد بر یک سازه در مدت سن سودمندش با ریسک و خطر قابل پذیرش می‌باشد. بطور کلی سازه‌های موجود را به سه دسته می‌توان بخش کرد که عبارتند از:
۱٫ سازه‌های عادی و رایج، ساختمان‌های مسکونی، بیمارستان‌ها، مدارس و … بوده و دارای حداقل سن ۵۰ سال می‌باشد. در این نوع سازه‌ها، ریسک و خطر قابل قبول بین ۱۰-۵% است، احتمال خطا و اشتباه در بارگذاری و تعیین بار این نوع سازه‌ها تقریباً نزدیک به صفر می‌باشد، چرا که به وفور ساخته شده و بارها تا اندازه‌ زیادی شناخته می‌شوند.
۲٫ سازه‌های صنعتی نظیر ساختمان‌های کارخانه‌ها، سوله، دکل‌های انتقال برق و … بوده و دارای حداقل ۲۵ سال سن می‌باشند. در این دسته از سازه‌ها ریسک و خطر قابل قبول بین ۱-۵/۰% است و احتمال خطا در بارگذاری و تعیین بار این نوع سازه‌ها تا اندازه‌ای وجود دارد.
۳٫ سازه‌های عمرانی نظیر سدها، پل‌ها، اسکله‌ها و .. بوده و دارای حداقل سن ۲۰۰-۵۰ سال می‌باشند. در این دسته‌ از سازه‌ها ریسک قابل قبول بین ۱-۵/۰% است و با نظر به اینکه با توجه به شرایط ساختگاهی (به ویژه در سدها) نوع بارگذاری، طراحی و محاسبات متغیر بوده و به شدت تاثیرپذیر است، از ضرایب اطمینان بالایی در تعیین بارها استفاده می‌شود.
۱-۲) معرفی انواع بارها
بارهای وارده بر سازه با توجه به منبع و منشاء انتشار بارها و رفتارها و تغییرات آنها دسته‌بندی می‌شوند. به هرحال، با توجه به جمیع شرایط دسته‌بندی زیر را می‌توانیم برای بارها داشته باشیم:
۱٫ بار مرده (Dead Load):
این نوع بار به دلیل ثابت بودن مقدار آن تا انتهای سن و عمر سازه به این نام نامیده می‌شود. وزن اجزای سازه‌ای نظیر سقف، تیر و ستون‌ها، تیغه‌بندی، کف‌سازی‌ها و … به عنوان بار مرده شناخته شده‌اند و می‌توان این اجزا را با توجه به ابعاد هندسی و وزن حجمی و جزئیات اجرایی و فنی آنها با بهره‌گیری از جداول وزن مصالح که در مبحث مقررات ملی ساختمان ارائه شده است، بدست آورد.
در تعیین این بار، بویژه در سازه‌های رایج مسکونی باید دقت زیادی داشت و دلیل آن نیز سهم زیاد این نوع بار در کل بارهای وارده بر سازه می‌باشد. شیوه و روش محاسبه این نوع بار در گفتار دوم ارائه خواهد شد.
۲٫ بار زنده (Live Load ):
بار زنده یا سربار در بیشتر مواقع با توجه به نوع کاربری سازه مشخص شده و به دو گونه کلی ایستا و ضربه‌ای دسته‌بندی می‌شود. برای نمونه بار زنده در ساختمان‌های مسکونی در حالت ایستا، وزن انسان‌ها و بارهای متغیر وارده بر سازه مسکونی بوده و در حالت ضربه‌ای، وزن آسانسور یا بالابر می‌باشد. مطمئناً خوانندگان درنظر خواهند داشت که بار زنده یک پل با بار زنده یک سد متفاوت است.
۳٫ بارهای حین ساخت (As Built Load):
بارهای حین ساخت با توجه به روش اجرا و مراحل اجرایی سازه تعیین می‌شوند. در بسیاری از مواقع در ساخت و سازها‌، بارهای حین ساخت بیش از بارهای بهره‌برداری سازه بوده و ضرورت دارد که طراحی سازه برای این حالت بار و این نوع بارگذاری بررسی شود. در اجرای پل‌ها، از جراثقال‌هایی استفاده می‌شود که وزنشان بیش از وزن و بارهای حالت بهره‌برداری می‌باشد.
در ساختمان‌های مسکونی نیز باید دال و سقف برای محل‌های دپوی مصالح (گچ، سیمان و ماسه) طراحی و کنترل شود.
۴٫ بار برف (Snow load):
بار برف مربوط به سقف‌های پوشاننده ساختمان بوده و با توجه به شرایط جغرافیایی محل ساختمان متغیر می‌باشد. مطمئناً در مناطق برف‌گیر و کوهستانی، بار برف بیشتر و در مناطق گرم و کویری بار برف بسیار کم می‌باشد. در این رابطه مبحث ششم، مقررات ملی ایران نقشه پهنه‌بندی ریزش برف را تهیه نموده است.
۵٫ بار یخ (Ice load):
در مناطق سردسیر، احتمال یخبندان آب در بعضی سازه‌های خاص می‌باشد که باید درنظر گرفته شود.
۶٫ بار باد (Wind load):
منشاء باد، تغییرات آب و هوایی می‌باشد. در بسیاری از حالت‌ها، باد همراه با آب بوده و اثرات فرسایشی آب نیز باید  درنظر گرفته شود. بار باد تحت عنوان فشار ناشی از وزش باد نیز بیان شده و مقدار فشار باد به صورت یک نمودار در سطح زمین کمتر و در ارتفاع بیشتر می‌شود. همچنین سرعت و فشار باد در مناطق شهری با ساختمان‌های بلند کمتر از فشار باد در دشت باز و یا در ارتفاع خواهد بود. فرمول‌های زیر را می‌توانیم جهت رابطه بین فشار باد و سرعت آن بنویسیم:
P=1/2ρ.v2
P=0.00256v2 lb/ft2
P=0.0625v2 kg/m2
P: فشار        v: سرعت جابجایی        ρ: جرم مخصوص هوا
سرعت باد در سطح زمین، کمتر از ارتفاع بوده و با رابطه زیر تغییر می‌کند.

نمایه (۱-۱): نمودار تغییر سرعت باد با ارتفاع
بار باد در ایران، جزء بارهای مهم برای برخی مناطق و بعضی از انواع ساز‌ه‌ها می‌باشد. سازه‌های سبک یا سازه‌های با سقف سبک ضروری است برای بار باد کنترل شوند. اجزای غیرسازه‌ای نظیر تیغه‌های رو به باد، دودکش‌ها، نرده‌ها، دیوارهای محوطه و حیاط‌سازی و … از مواردی می‌باشند که باید به صورت مستقل از سازه بررسی شوند. در گفتار پنجم توضیحات مفصلی در ارتباط با بار باد داده خواهد شد.
۷٫ بار زلزله (Earthquake load):
زلزله و زمین لرزه، پدیده‌ای طبیعی است که پیامد سرد شدن کره زمین می‌باشد. کره زمین دارای هسته‌ای مذاب و پوسته‌ای سرد و سخت شده است که ضخامت این پوسته در نقاط کوهستانی به ۲۰ کیلومتر و در  نقاط قعر اقیانوس‌ها به ۵ کیلومتر می‌رسد. در واقع پوسته زمین از صفحات و تکه‌های جدا از هم تشکیل شده و به فصل مشترک این صفحات و تکه‌ها گسل (Fault) گفته می‌شود. گسل‌ها خود به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم می‌شوند. گسل‌های فعال عموماً به گسل‌هایی گفته می‌شود که در دوازده‌ هزار سال گذشته فعالیت داشته و لایه‌های آبرفتی زمین از فعالیت آنها تاثیر پذیرفته است.
بطور کلی باید  از احداث ساختمان تا فاصله ۵ کیلومتری در مجاورت گسل‌های فعال و محل‌هایی که امکان بوجود آمدن شکستگی در سطح زمین هنگام زلزله وجود دارد، اجتناب شود و تا فاصله ۵۰ کیلومتری از گسل، خطر لرزه‌خیزی بالایی برای ساختمان درنظر گرفته می‌شود.
در کل‌ باری به نام بار زمین‌لرزه وجود نداشته و زمین‌لرزه فقط در ساختمان ایجاد لرزش نموده شتاب و تغییر شکل‌هایی در آن ایجاد می‌کند که حاصلضرب جرم در شتاب زلزله (mag)، نیروی زلزله می‌باشد. بار زلزله، وابسته به سه عامل اصلی فاصله ساختمان تا کانون زلزله، جنس خاک بستر ساختمان و ویژگی‌های دینامیکی سازه ساختمان می‌باشد.
در کل، در زمین‌هایی که ممکن است بر اثر زلزله ناپایداری ژئوتکنیکی نظیر روانگرایی در خاک‌های ماسه‌ای سست، نشست زیاد، زمین لغزش، سنگ ریزش یا پدیده‌های مشابه ایجاد گردد و یا در زمین‌های متشکل از خاک رس سست و ماسه‌ای اشباع باید امکان ساخت و شرایط لازم برای ساخت بنا با بهره‌گیری از مطالعات ساختگاه و آزمایش‌های ویژه بررسی گردد.
در رابطه با محاسبه بار زمین‌لرزه، آیین‌نامه ۲۸۰۰ زلزله مورد استفاده قرار گرفته و در ارتباط با نحوه محاسبه بار زلزله نیز در درس مهندسی زلزله بحث و بررسی بیشتری صورت می‌گیرد.
۸٫ بار حرارتی (Termal load):
مصالح ساختمانی مورد استفاده در ساختمان‌ها، دارای انبساط طولی و عرضی در اثر حرارت و گرما می‌باشد. هنگامی که بر فرض مثال، یک تیرآهن فولادی از دو انتها بسته شده باشد، به دلیل عدم توانایی در تغییر شکل‌های گرمایی، دارای تغییر شکلی برابر ∆L=λL∆t خواهد بود، در حالی که عملاً‌ به دلیل بسته بودن، =۰∆ می‌باشد. بنابراین در این حالت نیروی p در این تیرآهن ایجاد خواهد شد که می‌توان آن را از رابطه   بدست آورد. یعنی: .
نیروها‌ و بارهای حرارتی اکثراً در ساختمان‌هایی که دارای طول زیادی می‌باشند، ایجاد می‌شود. به همین دلیل با توجه به طول این ساختمان‌ها و شدت گرمایی محیط سعی می‌‌شود بین طول‌های ۵۰-۳۰ متر حتماً یک درز جدایش و گرمایی درنظر گرفته شود. اندازه این درز بین ۱۰-۳ سانتیمتر بوده و به آن Expansion joint نیز گفته می‌شود.
در محل درز جدایش، ضروری است دو ستون کنار هم و با فاصله درز جدایش درنظر گرفته شود که در شکل زیر این مطلب به روشنی نمایش داده شده است:

نمایه (۱-۲): نمایشی از درز انبساط یا اجرایی در دو ستون کنار هم
نوع دیگر بار گرمایی، بار گرمایی عرضی یا گرادیان گرمایی می‌باشد. این بار در سازه‌های ضخیمی که در معرض تابش و نور مستقیم آفتاب قرار دارند، رخ می‌دهد. در این سازه‌ها سطح در معرض نور آفتاب، دارای درجه گرمایی ۶۰ درجه سانتیگراد در وسط روز و سطح زیرین دارای درجه گرمای ۳۰ درجه سانتیگراد بوده و این اختلاف درجه گرما، در صورت بسته بودن سازه، مطمئناً ایجاد تنش‌های گرمایی در عضو و سازه خواهد نمود.
نمونه روشن این پدیده را می‌توان در شاه‌تیرهای اصلی پل‌ها دید. این شاه‌تیرها در وسط روز در صورت بسته بودن از دو سر شاه‌تیر مطمئناً متحمل تنش‌های اضافی خواهند شد. نمایش این حالت در شکل زیر ارائه شده است.
نمایه (۱-۳): نمایشی از تغییرات حرارت در یک پل (گرادیان گرمایی)
به همین جهت ضرورت دارد در دو انتهای شاه‌تیر پل‌ها از درزهای جدایش گرمایی بین تیرنشیمن‌ شاه‌تیر و شاه‌تیر (Girder) استفاده نمود.
۹٫ بارهای ناشی از فشار آب و رانش خاک:
خاک و آب به دلیل نداشتن ایستایی، روی بدنه و جداره ظروف نگهدارنده آنها فشار وارد می‌کنند. این جداره از نظر سازه‌ای می‌تواند دیواره حایل نگهدارنده حجم مشخصی از خاک، دیواره زیرزمین‌ها، دیواره استخر و … باشد. فشار خاک با توجه به مشخصات مکانیکی آن تعیین شده و در هر حالت نباید کمتر از فشار مایع، معادل با وزن مخصوص ۵۰۰ دکانیوتن بر مترمکعب باشد. در صورتی که خاک مجاور دیوار در معرض سربارهای متحرک یا ثابت قرار گیرد، تاثیر این سربارها در افزایش میزان فشار پشت دیوار حایل باید در محاسبات درنظر گرفته شود.
برای محاسبه فشار آب از رابطه    استفاده می‌شود.
(الف)                (ب)
نمایه (۱-۴):    الف) نمایشی از فشارهای وارده توسط آب
ب) نمایشی از فشارهای فعال و غیرفعال خاک
در محاسبه فشار خاک، ضرایب Kp, Ka نیز وارد محاسبات می‌شود. نحوه محاسبه Kp, Ka و انواع روش‌های محاسبه و طراحی دیوارهای حائل در دروس مهندسی پی بررسی می‌شود.
در کل برای طراحی دیوارهای حایل و شالوده‌های آنها ضرایب اطمینان در مقابل واژگونی و لغزش پی به ترتیب برابر با ۷۵/۱ و ۵/۱ در نظر گرفته می شود.
البته باید درنظر داشت که در بسیاری موارد، تراز آب زیرزمینی، بالاتر از کف زیرزمین بوده و اثر آن باید در محاسبه فشار وارد بر دیوار دیده شود و در این موارد  باید برای فشار خاک با وزن مخصوص خاک غوطه‌ور و اشباع، همراه با فشار کامل ایستایی آب زیرزمینی طراحی شود. در طراحی کف زیرزمین در این حالت، اثر فشار برکنش آب زیرزمینی (Uplift) باید به صورت فشار کامل ایستایی بر تمام کف درنظر گرفته شود. این فشار باید بر اساس اختلاف تراز زیرکف نسبت به بالاترین تراز آب زیرزمینی محاسبه شود. ضریب اطمینان موجود در مقابل فشار برکنش کف، حداقل برابر۵/۱ درنظر گرفته می‌شود.

نمایه (۱-۵): نمایش فشار برکنش کف زیرزمین ناشی از آب زیرزمینی (uplift)

۱۰٫ بارهای انفجاری:
اتاق‌های کنترل مهم (نظیر کنترل شیرهای نفت، کنترل مرکزی نیروگاه‌ها و …) و پناهگاه‌های هنگام جنگ در برابر انفجار باید مقاوم و پایدار باشند. در تعیین بارهای انفجاری از استاندارد US.ARMY-TM5 استفاده می‌شود. به عنوان نمونه برای اتاق کنترل، باری معادل انفجار ۲۵۰Ib مواد منفجره به فاصله ۵۰ فوت (۱۵ متری) برای بارگذاری و تحلیل استفاده می‌گردد:
نمایه (۱-۶): نمایش چگونگی اعمال بارهای انفجاری بر اتاقک
در جزیره خارک جهت تاسیسات و اتاق‌های کنترل لوله‌های نفتی از فاصله انفجاری برابر ۸ متر جهت مواد منفجره استفاده شده است و حتی‌الامکان به صورت مدفون در زیر خاک طراحی شده‌اند.
۱-۳) مبانی احتمالاتی بارگذاری سازه:
بارهای غیردائمی که در هنگام استفاده و بهره‌برداری از ساختمان به آن وارد می‌شود، شامل بارهای زنده، برف، باد، زلزله و … می‌باشند که با توجه به نوع کاربری ساختمان یا هر بخش از آن و مقداری که احتمال دارد در طول سن ساختمان به آن وارد گردد، تعریف می‌شوند و می‌توان مقادیر برگزیده برای بارگذاری به عنوان مقادیر احتمالاتی که با درصد زیادی احتمال وارد شدن به ساختمان را دارند، درنظر داشت.
بنابراین ضرورتاً آیین‌نامه‌های تعیین بارهای ساختمانی بر اساس تجزیه و تحلیل داده‌های آماری مربوط به بارهای زنده، باد، زلزله، برف و …، بارها را تعیین و پیشنهاد می‌کنند که در زیر به صورت مختصر و گذرا به آن می‌پردازیم:
–    مشاهدات آماری:
یکی از روش‌های نمایش مشاهدات آماری، استفاده از نمودارهای ستونی یا میله‌ای می‌باشد (Bar chart or histogram).
نمونه: بار زنده مورد استفاده برای انبار مسکونی در یک ساختمان ۹ طبقه و در طبقات زیرزمین، همکف و اول به شرح زیر می‌باشد که با توجه به زیاد بودن حجم جدول، می‌توان آن را به صورت نمودار زیر نمایش داد:

(جدول ۱-۱): بار زنده مورد استفاده انبار مسکونی
اول    همکف    زیرزمین (Kg/m2)    ناحیه
۲/۳۶    ۸/۱۷    ۱۰    A
۴/۷۴    ۶/۷۲    ۷۲    B
۸/۵۹    ۵/۴۲    ۷/۲۲۵    C
۷/۸۷    ۹/۵۵    ۱/۵۵    D
با فرض اینکه برای ساختمان مذکور، ۲۲۰ اندازه‌گیری انجام شده باشد، می‌توان نمودار میله‌ای را برای آن ترسیم نمود:

این نمودار آماری، نشان دهنده تعداد ۴۱ موارد اندازه‌گیری بار بین  ۵۰-۶۰Kg/m2 کیلوگرم و ۳ مورد اندازه‌گیری بار بین  ۲۳۰-۲۴۰Kg/m2کیلوگرم می‌باشد.
نمودار میله‌ای نمونه ارائه شده را می‌توان به صورت یک نمودار پیوسته و منحنی نمایش داد:

نمایه (۱-۸): نمودار پیوسته
–    توابع احتمالاتی
۱٫ تابع چگالی احتمال (Probability density function):
این تابع میزان و مقدار توزیع را در نقطه x و در عرض dx مشخص می‌کند.

نمایه (۱-۸): تابع چگالی احتمال
۲٫ تابع توزیع احتمال (Cumulative distribution function):

باید درنظر داشت که در حالت نرمال شده برای تابع توزیع داریم:
۳٫ میانگین متغیر تصادفی (Expected value- mean):
در حالت پیوسته
در حالت منقطع و ناپیوسته (متوسط)
در حالتی که ارزش هر اندازه‌گیری m i باشد:

نمونه: دانشجویی نمرات زیر را در پایان ترم کسب کرده است. مطلوب است معدل نمرات درسی وی.
جدول (۱-۲): نمرات کسب شده دانشجو:
نمره (Xi)    واحد (mi)    درس
۱۴    ۳    ریاضی
۱۲    ۳    فیزیک
۱۷    ۲    ادبیات
۱۵    ۱    متره و برآورد
۱۱    ۳    استاتیک
۱۸    ۲    رسم فنی

معدل یا میانگین:
۴٫ واریانس (Variance):
۵٫ انحراف معیار (Standard deviation):
۶٫ ضریب تغییرات (Coefficient of variation):
نمونه:
متغیر تصادفی X بین دو مقدار a, b به صورت یکنواخت تغییر می‌کند. مطلوب است محاسبه میانگین، واریانس و ضریب تغییرات.
نمایه (۱-۱۰): نمودار متغیر تصادفی
نمونه:
در مدت ۲۰ سال، بیشینه سرعت باد در منطقه‌ای به شرح جدول زیر بدست آمده است. مطلوب است محاسبه ویژگی‌ها آماری سرعت باد.
سرعت باد با زمان بازگشت VR=R
= P [V>VR] احتمال تجاوز سرعت باد از   در هر سال

لگاریتم می‌گیریم:
(دوره بازگشت ۵۰ ساله) سال ۵۰ = R : اگر
تمرین: از مشاهدات آماری مربوط به بیشینه ارتفاع آب در رودخانه‌ای (H) تابع چگالی احتمال fH(h) به شکل زیر بدست آمده است. مطلوبست مقادیر میانگین mH، واریانس و ضریب تغییرات .

نمایه (۱-۱۲): نمایش تابع چگالی احتمال

۱-۴) تعاریف سازه‌ای
در این بخش تعاریف و مفاهیمی که در بارگذاری بکار خواهند رفت، شرح داده خواهد شد. این تعاریف به صورت مختصر بوده و مطمئناً در سایر دروس دانشجویان بطور کامل آنها را فرا خواهند گرفت.
کاربری:
هرساختمانی برای کاربرد و هدف خاصی ساخته و استفاده می‌شود که با توجه به نوع استفاده از آن، میزان بارهای مرده و زنده آن نیز متغیر می‌باشد. به این کاربرد و هدف، کاربری گفته می‌شود. ساختمان می‌تواند دارای کاربری مسکونی، اداری، تجاری، صنعتی، پارکینگ و و سایل نقلیه و .. باشد.
مقاومت:
به میزان توانایی یک عضو سازه ای یا ساختمان برای باربری نیروهای وارده، مقاومت گفته می‌شود که می‌توان به صورت‌های مقاومت مجاز، نهایی و … تعریف شود.
نسبت تغییر مکان طبقه:
هر سازه‌ای دارای تغییر شکل‌هایی برای نیروهای وارده به آن در طبقات مختلف می‌باشد. اگر این تغییر مکان بر ارتفاع طبقه تقسیم شود، می‌توان به عنوان یک عدد پایه برای برخی حدود مجاز استفاده شود که به آن نسبت تغییر مکان طبقه می‌گویند.

نسبت تغییر مکان طبقه:
نمایه (۱-۱۳): نسبت تغییر مکان طبقه
تغییر مکان نسبی طبقه:
تغییر مکان جانبی یک کف نسبت به کف پایین آن را تغیر مکان نسبی طبقه گویند.
دیافراگم:
دیافراگم که در ساختمان‌های چند طبقه همان سقف‌های طبقات می‌باشند، به سیستم افقی و یا تقریباً افقی گفته می‌شود که نیروهای جانبی نظیر زلزله یا باد را به اجزاء و اعضای مقاوم قائم منتقل می‌نماید. این سیستم می‌تواند به صورت مهاربندی افقی درنظر گرفته شود. در دیافراگم‌های صلب نظیر سقف بتنی طبقات، صلبیت موجود در دیافراگم سبب هماهنگی تغییر مکان‌های جانبی می‌شود.
مرکز سختی:
سختی در واقع میزان فنریت یک سازه در برابر بارهای جانبی بوده و هر ستون یا بادبندی یا دیوار برشی در واقع دارای یک سختی می‌باشد. جمع سختی ستون‌ها و سایر اعضای سازه‌ای مقاوم در برابر بارهای جانبی سختی کل سازه خواهد بود که با توجه به چگونگی پراکندگی سختی‌های محاسباتی در پلان سازه می‌توان یک مرکز سختی سازه تعریف نمود. در سازه‌ها نیروهای جانبی بر مرکز جرم اعمال می‌شود، مراکز سختی (صلبیت) در یک سازه چند طبقه (با فرض رفتار الاستیک خطی) نقاطی در کف طبقات می‌باشد که وقتی برآیند نیروهای جانبی زلزله در آن نقاط وارد شوند چرخشی در هیچ یک از طبقات سازه اتفاق نیافتد. در واقع نیروهای مقاوم جانبی القا شده در سازه ساختمان در مرکز سختی قرار می‌گیرند.
مرکز جرم:
تعریف مرکز جرم، مشابه مرکز سطح می‌باشد، با این تفاوت که چگالی جرمی مصالح نیز در آن وارد می‌شود. در یک سطح اگر چگالی جرمی در کل سطح یکسان باشد، مرکز سطح و مرکز جرم بر یکدیگر منطبق می‌باشند، ولی اگر چگالی جرمی متفاوت بوده یا جرم‌های متمرکزی در مکان‌های مشخصی از سطح داشته باشیم، مرکز جرم دیگر منطبق بر مرکز سطح نبوده و باید حتماً در محاسبه مرکز جرم و تعیین محل دقیق آن، بویژه نسبت به مرکز سختی که در بالا تعریف شده، دقت کافی نمود.
به عنوان یک تعریف‌ کلی، باید دانست که نیروهای القایی محرک ناشی از زلزله در مرکز جرم و نیروهای القایی مقاوم در مرکز سختی قرار می‌گیرند و در صورتی که این دو مرکز نسبت به هم فاصله داشته و بر یکدیگر منطبق نباشند، دو نیروی مقاوم و محرک لرزه‌ای (با توجه به طول بازوی گشتاوری که همان فاصله این دو مرکز از هم می‌باشد) ایجاد گشتاور پیچشی در سازه نموده و حالتی بسیار خطرناک را در سازه ایجاد می‌کنند.
اتصالات:
اتصال یا گره (Joint) به نقطه برخورد ستون با تیرها گفته می‌شود. در اتصال تیر به روش‌های گوناگون روی ستون قرار می‌گیرد که آن اتصال با توجه به توانایی آن در انتقال لنگر، تعریف‌های مختلفی دارد که به شرح زیر می‌باشد:
الف) اتصالات فلزی:
اتصالات ساختمان‌های فلزی را می‌توان به سه دسته: ۱)ساده، ۲) خورجینی و ۳) گیردار دسته‌بندی نمود. اتصال ساده، تیر بدون انتقال لنگر به ستون بوده و صرفاً نیروی برشی و محوری را به ستون انتقال می‌دهد. در حالت اتصال خورجینی با توجه به تعریف و میزان صلبیت اعمالی بین ۶۰-۲۰% گیرداری می‌توان از اتصال انتظار داشت. در حالت گیردار نیز لنگر موجود در انتهای تیر تقریباً بیش از ۹۰% به تکیه‌گاه انتقال می‌یابد. در زیر نمونه‌هایی از اتصال‌ها کشیده شده‌اند.
اتصالات گیردار، خورجینی و ساده نمایش داده شود

نمایه (۱-۱۴): تنش فشاری تماسی بر روی نشیمن‌های تقویت شده در اتصال ساده اسکلت فلزی با زیرسری

نمایه (۱-۱۵): اتصال ساده تیر با نبشی جان (اندازه‌ها به میلیمتر)

نمایه (۱-۱۶): انتقال لنگر انتهای تیر در یک اتصال گیردار (صلیب)

نمایه (۱-۱۷): اتصال خورجینی در اسکلت فلزی

نمایه (۱-۱۸): اتصالات صلب تیر به ستون از نوع جوشی
ب) اتصالات بتنی:
اتصالات ساختمان‌های بتنی می‌تواند بصورت تدریجی از حالت کاملاً ساده تا کاملاً

گیردار تغییر نماید. در کل گیرداری یک اتصال با توجه به مقدار میلگردهای تعبیه شده در اتصال قابل تعریف می‌باشد. عموماً در حالت‌های عرف طراحی و اجرای اتصالات ساختمان‌های بتنی گیردار درنظر گرفته می‌شود.

نمایه (۱-۱۹): اتصال ساده با زیرسری ورق فلزی ـ اسکلت بتنی
(نمایه (۱-۲۰): اتصال ساده در اسکلت بتنی

نمایه  (۱-۲۱): اتصال گیردار اسکلت بتنی ـ میانی

نمایه (۱-۲۲): اتصال گیردار اسکلت بتنی ـ کناری

سیستم‌های ساختمانی:
سیستم ساختمانی در کل به مجموعه‌ای از اعضای افقی، قائم و مورب گفته می‌شود که برای انتقال بارهای گرانشی و جانبی استفاده می‌شود. این سیستم‌ها را می‌توان به شرح زیر دسته‌بندی نمود:
الف) دیوارهای باربر:
در این سیستم، دیوارهای باربر عمدتاً بارهای قائم را تحمل نموده و مقاومت در برابر بارهای جانبی بوسیله دیوارهای حائل باربر که بصورت دیوارهای برشی عمل می‌نماید، تامین می‌شود. این سیستم فاقد قاب‌های ساختمانی کامل برای بردن بارهای گرانشی و جانبی می‌باشد.

نمایه (۱-۲۳): نمودار انتقال نیرو در دیوارهای باربر گرانشی و برشی
ب) سیستم قاب ساختمانی ساده:
سیستم سازه‌ای است که در آن بارهای قائم عمدتاً توسط قاب‌های ساختمانی باربری شده و برای باربری نیروهای جانبی زلزله یا باد از دیوارهای برشی و یا قاب‌های مهاربندی شده استفاده می‌شود. در این نوع قاب، اتصال تیرها به ستونها ساده بوده و توانایی انتقال لنگرهای خمشی به ستون‌ها را ندارند.
در کل قاب‌های ساده اگر اتصال پای ستون‌ها نیز ساده باشد، در برابر نیروها و بارهای وارده ناپایدار بوده و ضروری است در آنها قاب‌های مهاربندی شده یا دیوارهای برشی استفاده شود.
پایدار شده با مهاربندی                    پایدار               ناپایدار در برابر نیروهای جانبی
یا دیوار برشی
نمایه (۱-۲۴): نمایشی از قاب‌های مفصلی پایدار و ناپایدار
ج) سیستم قاب خمشی:
سیستم سازه‌ای است که در آن کلیه اتصالات یا تعداد زیادی  از آنها گیردار بوده و توانایی انتقال لنگرهای ناشی از بارهای قائم و یا جانبی را دارند. این سیستم سازه‌ای بدون دیوار برشی یا مهاربندی نیز پایدار بوده و می‌توانند به صورت تنها استفاده شود. البته در برخی سازه‌ها، سیستم در یک جهت قاب ساده و در جهت دیگر قاب خمشی می‌باشد. در این حالت ضروری است در جهتی که قاب ساده وجود دارد از مهاربندی یا دیوار برشی استفاده شود.
د) سیستم دوگانه یا ترکیبی:
در این سیستم از هر دو عنصر اتصال‌گیردار (پیوسته) و مهاربندی یا دیوار برشی برای باربری بارهای جانبی استفاده شده و به نسبت سختی جانبی هر یک از نیروهای جانبی بین این دو تقسیم می‌شود.
قاب‌ها:
در تعریف قاب‌ها، با توجه به محل استفاده از واژه قاب و ویژگی‌های آن، نام‌های گوناگون روی قاب نهاده‌اند که در زیر به شرح آنها می‌پردازیم:
۱٫ قاب‌های فرعی و اصلی:
این  قاب‌ها با توجه به جهت بارگذاری تیرچه‌ها و در کل جهت انتقال بار سقف تعریف می‌شوند. قاب‌هایی که بار سقف و تیرچه‌ها بر تیرهای آنها وارد می‌شود را قاب اصلی و قاب جهت عمود بر آن را قاب فرعی می‌نامند. در برخی سازه‌ها به دلیل شطرنجی بودن بارگذاری تیرچه‌ها، قاب‌ها در هر دو جهت اصلی می‌باشند.

شطرنجی – هر دو جهت اصلی-                             -یک جهت اصلی-
نمایه (۱-۲۷): نمایشی از قاب‌های فرعی و اصلی و جهت‌های انتقال بار

در پلان سمت چپ، قاب‌ها A, B, C, D اصلی و قاب‌های ۱٫۲٫۳٫۴ فرعی می‌باشند، ولی در پلان سمت راست هیچ قاب فرعی از نظر بارهای گرانشی نداشته و کل قاب‌های افقی و قائم اصلی می‌باشند.
تذکر: قاب‌های فرعی و اصلی صرفاً برای بارهای گرانشی تعریف شده و برای بارهای جانبی هر دو نوع قاب اصلی می‌باشند.
۲٫ قاب مهاربندی شده:
این قاب‌ها همانند یک خرپای ایستاده در برابر نیروهای جانبی مقاومت می‌نمایند و به دو دسته قاب‌های هم‌محور و برون‌محور، دسته‌بندی می‌شوند:
الف) قاب مهاربندی شده هم‌محور: در این نوع قاب، اعضای مورب (مهاربند) به صورت قطری به اعضای اصلی قاب متصل می‌شوند.
در آیین‌نامه‌های قدیمی این اعضای مورب فقط برای کشش طراحی شده، ولی در حال حاضر این اعضا برای فشار  نیز طراحی می‌شوند.
ب) قاب مهاربندی شده برون محور: در این نوع قاب، اعضای مورب به طور متقارب به اعضای اصلی متصل نشده‌اند. مهاربندهای برون‌محور دارای اشکال زیر بوده و تنوع در طراحی آنها وجود دارد. در شکل نمایش داده شده تیر افقی بار زیادی تحمل نموده و ضروری است برای بارهای وارد بر آن طراحی شود.

نمایه (۱-۲۹): مهاربندهای برون‌محور
۳٫ قاب خمشی:
قابی می‌باشد که دارای اتصالات پیوسته و گیردار بوده و توانایی انتقال لنگر بین تیر و ستون را دارد. مقاومت در برابر بارهای جانبی در این قاب‌ها عمدتاً با خود قاب می‌باشد و با توجه به میزان انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری قاب، دسته‌بندی زیر را برای آن داریم:
الف) قاب خمشی معمولی: قاب خمشی فولادی یا بتنی می‌باشد که قابلیت تغییر شکل زیادی نداشته و شکل‌پذیری آن پایین می‌باشد.
ب) قاب خمشی ویژه: قاب خمشی فولادی یا بتنی می‌باشد که قابلیت تغییر شکل زیادی داشته و مطابق ضوابط مبحث دهم و آیین‌نامه بتن ایران طراحی می‌شود.
ج) قاب خمشی بتنی متوسط: قاب خمشی بتنی می‌باشد که قابلیت شکل‌پذیری آن متوسط بوده و مطابق ضوابط آیین‌نامه بتن ایران برای شکل‌پذیری متوسط طراحی شده باشد. در ایران قاب‌های خمشی بتنی از نظر شکل‌پذیری باید حداقل در رده شکل‌پذیری متوسط باشد.
شکل‌پذیری:
به قابلیت جذب و اتلاف انرژی و حفظ توان بار بری یک سازه، هنگامی که تحت تاثیر تغییر مکان‌های غیرخطی چرخه‌ای ناشی از زمین‌لرزه قرار می‌گیرد، گفته می‌شود. این قابلیت می‌تواند بر اساس آیین‌نامه‌ها در سه رده کم، متوسط و زیاد قرار داشته باشد. در ایران ضروری است ساختمان‌ها از نظر شکل‌پذیری در رده متوسط یا زیاد باشند.
سیستم مهاربندی افقی:
سیستم خرپایی افقی می‌باشد  که عموماً در سقف‌های غیرصلب نظیر سقف‌های خرپایی یا سوله‌ها بکار گرفته شده از تبدیل حالت مستطیل سقف‌های غیرصلب به حالت‌های متوازی‌الاضلاع جلوگیری کرده و برای انتقال نیروهای جانبی به اجزای مقاوم قائم بکار گرفته می‌شود. در اکثر مواقع در هر چند دهانه، ضروری است یک دهانه دارای بادبندها و ضربدری‌های افقی یا تقریباً افقی باشد.

نمایه (۱-۳۰): نمایشی از مهاربندی‌های افقی

گفتار دوم
بارهای مرده (Dead load)

۲-۱) کلیات
همانطور که در گفتار نخست بیان شد، بارهای مرده عبارت است از وزن اجزای دائمی ساختمان‌ها مانند تیرها، ستون‌ها، کف‌ها (یا سقف‌ها)، دیوارها، بام‌ها، راه‌پله‌ و تیغه‌ها. وزن تاسیسات و تجهیزات ثابت و در کل هر عضو یا عنصر سازه‌ای یا غیرسازه‌ای که دارای وزن ثابت می‌باشد، را می‌توان در ردیف بار مرده دانست.
در برآورد بارهای مرده، باید از وزن واقعی مصالح مصرفی و اجزای ساختمان استفاده نمود و در صورت نداشتن اطلاعات آزمایشگاهی معتبر، جرم مخصوص مواد، جرم واحد حجم و یا جرم واحد سطح اجزای ساختمان، می‌توان مقادیر آنها را از جداول وزن مصالح و مواد که در پیوست‌ها ارائه شده است، بدست‌ آورد. در محاسبه برآورد درست مقدار بار جزئیات اجرایی ساختمان و اجزای موردنظر از اهمیت برخوردار بوده و ضروری است جزئیات فنی و اجرایی درست باشند.
لازم به ذکر است که در ساختمان‌های بزرگ، وزن تاسیسات و تجهیزات ثابت آنها از قبیل لوله‌های شبکه آب و فاضلاب تجهیزات برقی، گرمایشی و تهویه‌ای زیاد بوده و باید به نحو مناسبی برآورد و در محاسبه بارهای مرده منظور شود. چنانچه احتمال اضافه شدن این تجهیزات در آینده وجود داشته باشد، وزن آنها نیز باید درنظر گرفته شود.

قیمت : 5000 تومان
لینک کوتاه این پروژه : http://lonadoc.com/?p=7477
فرمت فایل : word
تعداد صفحات : 140 صفحه
کلیک جهت خرید کالا ، به منظور پذیرش قوانین و مقررات سایت می باشد .
ipmg
برچسب‌ها : ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ، ،


شما هم می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید

- کامل کردن گزینه های ستاره دار (*) الزامی است
- آدرس پست الکترونیکی شما محفوظ بوده و نمایش داده نخواهد شد

پروژه روان شناسی
پروژه های حسابداری
اخبار انگلیسی با متن
سلام دنیا!