مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

مهندسی عمران ایران

مطالب عمومی مهندسی عمران معماری شهرسازی

مثال کنترل محاسبات سازه

1-کنترل زمان تناوب : 

تجربی =.298 =.31    

2-کنترل    :

0.7 0.7R*DRIFT<0.025  Drift<.0051

0.7 0.7R*DRIFT<0.025  Drift< .0051.

Enx=0.000014 .0051                       Eny=0.0051 .0051   

Epx=0.000029                 Epy=.0051 .0051

 

3- کنترل برون از مرکزیت:

این کنترل صحیح است( مراجعه به کنترل دستی)

                                  

 

درصد خروج ازمرکزیت

بعد ساختمان

بعد ساختمان متر

eijy

eijx

y0

x0

Yg

xg

تراز


0.02

0.028

20.69

24

0.38

0.67

10.4

11.72

10.78

12.42

3


0.15

0.01

20.69

24

0.3

0.24

10.34

11.71

10.64

11.95

2


0.002

0.01

20.69

24

0.04

0.22

10.32

11.73

10.28

11.51

1


 

                                                                                                                                                                  

                                                                                                                                                                                              

4- کنترل تشدید برون از مرکزیت:

باتوجه به اعداد بدست امده در بالا لازم نیست

 

 

   5- کنترل سازه در برابر واژگونی

fxihi

hi

Fxi

wixi

xi

wi

طبقه

574.45

10.8

53.19

3832.088

11.72

326.97

3

263.82

7.3

36.14

3816.172

11.71

325.89

2

50.85

3.3

15.41

3593.72

11.73

306.37

1

889.12

 

 

11241.98

 

 

مجموع

 

 

 

fyihi

hi

Fyi

wiyi

yi

wi

طبقه

574.45

10.8

41.55

3400.488

10.4

326.97

3

263.82

7.3

51.65

3369.703

10.34

325.89

2

50.85

3.3

23.81

3161.738

10.32

306.37

1

889.12

 

 

9931.929

 

 

مجموع

 

 

 

 

6-کنترل قاب خمشی دو گا نه

در این کنترل نیازی به اصلاح مقطع نبود (مراجعه به فایل کنترل قاب خمشی)

7- کنترل برش تیر در قاب خمشی متوسط

بلند ترین تیردرجهت قاب خمشی متوسط:)تیراکسbمحور1تا2)

 

                                                                                                  Ln=6m                     V+W = .43ton

x.02=0.0048 cm2 0.24 مساحت جان ها

 

کوتاه ترین تیر:(تیراکسbمحور2تا3)

    

V+W = .27t

x.02=0.0048 cm2 0.24 مساحت جان ها

0

 

8-کنترل برش پایه:

 

viy

vix

fiy

fix

wihi/wihi

wihi

wi

hi

تراز








53.19

53.19

53.19

53.19

0.51

3531.276

326.97

10.8

3








89.33

89.33

36.14

36.14

0.34

2378.997

325.89

7.3

2








104.73

104.73

15.41

15.41

0.15

1011.021

306.37

3.3

1








 

 

 

 

 

6921.294

 

 

مجموع








 

 

 

                       

 

 

طراحی دستی اتصال تیر به تیر:

    تیر فرعی به تیر اصلی  

طراحی  اتصال  مفصلی:

 

P =         

 

براساس تسلیم موضعی جان N محاسبه 

 so use 2.91

N = k = 2.91

 

براساس ضابطه لهیدگی جان    N محاسبه 

R  

 به عنوان حداقل اجرایی از نبشی 10 استفاده میکنیم

N+2  = 4.91 10cm فاصله اجرایی

 e = ef-1.2  ضخامت نبشی

 e f = +2 = 3.45 بدون سخت کننده

M = P e = 5944.48 kg-cm

L = 20 cm

= P  kg-cm

 = 369.51

s = 4/9 =44.4

  = 237.7

R w =   0.75   (0.6*4900*0.707*0.75) a = 779

t   نبشی = 10     بال   

 = 0.69  

      جان          = 0.4

   = 0.69 

ازالکترود  ای 60و با بعد جوش 6 میلی متر استفاده کردیم

 

 

اکس 2 طبقه اول:

=86566

 

 

Fcr=            Pn=Fcr                                                                                   Fe=

Pn=2308.27

 

Pr=42849,     Pn=747880.74,  if:       r=B1.M2         B1=1.09,       B1   حال طراحی دستی این ستون تحت بارهای وارده: f= لازمبرابرست با :

 

          

 

طراحی مهاربند:

T=    TON

A

300

A

 

طراحی سقف کرومیت:

برای طراحی سقف کرومیت دهانه ها را تیب بندی می کنیم:

1.      دهانه هایی با طول کمتر از 4 متر

2.      دهانه هایی بین 4 تا 5 متر

3.      دهانه هایی بین 5-6 متر

4.       دهانه های6تا 7 متر

5.       دهانه های تا 7.5متری

محاسبه ی بارهای وارد بر سقف

طراحی بر اساس نرم افزار  

 

  kg/m2 500 D=  بار مرده

 kg/m2  250 L=  بار زنده

300 = وزن بلوک + وزن کرومیت + وزن دال = بار موقت قبل از گرفتن بتن

cm 10 = ضخامت دال بتنی

cm 50=  فاصله ی محور تا محور تیرچه ها

   cm 30 = ارتفاع تیرچه

 cm 37 = ارتفاع سقف

طراحی از طریق نرم افزار انجام شده و به نتایج زیر رسیده ایم.

 

تیپ 1 و دهانه های تا 4 متر طول :

   cm 30 = L

ͦ 60  A =

cm 10 = عرض ورق پایین 

mm 4=  ضخامت ورق پایین

4×4×4/0 L= = شماره نبشی بالا 

10 Ø = قطر میلگرد قطری 

چون این تیرچه برای دهانه های تا 4 متر می باشد. برای دهانه های بین 5/3 L، 4 متر یک کلاف عرضی به عرض cm 10 و شامل دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین به کار می بریم.

تیپ 2 : دهانه های بین 4 تا 5 متر طول :

   cm 30 = L

ͦ 60  A =

cm 10 = عرض ورق پایین 

mm 6=  ضخامت ورق پایین

5/0×5×5 L=  = شماره نبشی بالا 

8 Ø = قطر میلگرد قطری 

برای این دهانه از یک کلاف عرضی به عرض cm 10 و دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین در وسط دهانه استفاده می شود.

 

تیپ 3 : دهانه های بین 5 الی 6 متر :

   cm 30 = L

ͦ 60  A =

cm 12 = عرض ورق پایین 

mm 8=  ضخامت ورق پایین

5/0×5×5  L= = شماره نبشی بالا 

12 Ø = قطر میلگرد قطری

14 Ø = قطر میلگرد پایین 

برای این دهانه ها از دو کلاف عرضی به عرض cm 10 و دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین در نقاط 3/1 دهانه استفاده می شود.

 

تیپ 4 : دهانه به طول6تا 5/7متر :

   Cm30 = L

ͦ 60  A =

Cm12 = عرض ورق پایین 

mm 10=  ضخامت ورق پایین

6/0×6×6  L= = شماره نبشی بالا 

mm 8=  قطر میلگرد بالا 

mm 12=  قطر میلگرد قطری

mm 10= قطر میلگرد پایین 

 

برای سقف بام وخرپشته

 

  kg/m2  400 D=  بار مرده

 kg/m2  200 L=  بار زنده

250 = وزن بلوک + وزن کرومیت + وزن دال = بار موقت قبل از گرفتن بتن

cm 7 = ضخامت دال بتنی

cm 50=  فاصله ی محور تا محور تیرچه ها

   cm 22 = ارتفاع تیرچه

 cm 27 = ارتفاع سقف

 

تیپ 5 و دهانه های تا 4 متر طول :

   cm 22 = L

ͦ 60  A =

cm 10 = عرض ورق پایین 

mm 4=  ضخامت ورق پایین

4×4×4/0 L= = شماره نبشی بالا 

10 Ø = قطر میلگرد قطری 

چون این تیرچه برای دهانه های تا 4 متر می باشد. برای دهانه های بین 5/13 L، 4 متر یک کلاف عرضی به عرض cm 10 و شامل دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین به کار می بریم.

تیپ6 : دهانه های بین 4 تا 5 متر طول :

   cm 22 = L

ͦ 60  A =

cm 10 = عرض ورق پایین 

mm 6=  ضخامت ورق پایین

5/0×5×5 L=  = شماره نبشی بالا 

6 Ø = قطر میلگرد قطری 

برای این دهانه از یک کلاف عرضی به عرض cm 10 و دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین در وسط دهانه استفاده می شود.

 

تیپ7 : دهانه های بین 5 الی 6 متر :

   cm 22 = L

ͦ 60  A =

cm 10 = عرض ورق پایین 

mm 8=  ضخامت ورق پایین

5/0×5×5  L= = شماره نبشی بالا 

12 Ø = قطر میلگرد قطری

14 Ø = قطر میلگرد پایین 

برای این دهانه ها از دو کلاف عرضی به عرض cm 10 و دو میلگرد شماره 12 در بالا و پایین در نقاط 3/1 دهانه استفاده می شود.

 

تیپ8 : دهانه به طول6تا5/ متر :

   cm 22 = L

ͦ 60  A =

Cm12 = عرض ورق پایین 

mm 10=  ضخامت ورق پایین

5/0×5×5  L= = شماره نبشی بالا 

mm 6=  قطر میلگرد بالا 

mm 12=  قطر میلگرد قطری

mm 8= قطر میلگرد پایین 

 

 

 

 

طراحی میلگردهای سقف و حرارت:

استفاده از میلگردهای افق و حرارت در  جهت عمود بر تیرچه ها در دال کفایت می کند و فاصله بین این میلگردها در جهت عمود بر راستای تیرچه ها را cm 25 در نظر می گیریم.

 

کنترل نمونه تیر در جهت قاب ساده:

تیری که کنترل می شود و تیر طبقه ی همکف تیر محور3 و بین محورهای B و C می باشد تحت ترکیب بار بحرانی داریم‌:

گام اول:تعیین لنگربحرانی

گام دوم:انتخاب مقطع اولیه بافرض اینکه مقطع فشرده وبا اتکاجانبی است.

Zx=Mu .Fy                                                                                                                         

Zx=(16.44 10^5)/(. 2400)=761.11اساس مقطع خمیری

باتوجه به اساس مقطع بدست امده مقطع را انتخاب میکنیم.

مشخصات مقطع:

A=112

Ix=7189.33

Iy=2677.33

Rx=8.01

Ry=4.88

Sx=718.93

Sy=267.73

H=20

Bf=20

Tw=2

Tf=2

‘گام سوم:کنترل فشرده بودن یا نبودن مقطع:

شرط فشرده بودن مقطع:

باید بال ها درتمام طول خود به طور سرتاسری وپیوسته به جان یاجان ها متصل باشد.

 

b/t,h/tw<£p     مقطع فشرده

 

b/t<£p=0.3

h/tw<£p=3.7

 

باکنترل روابط بالا مقطع فشرده است.

مقاومت خمشی اسمی Mn برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حالت حدی وکمانش پیچشی_جانبی تعین میشود:

الف)حالت حدی تسلیم:

Mn=2400  Zx=761.11    Mn=Mp=Fy .Zx

 

 

ب)حالت حدی کمانش پیچشی جانبی:

هرگاهLb  باشد لزومی به درنظر گرفتن این حالت نیست.

Lb فاصله بین دو مقطع مهار شده بال فشاری عضوخمشی در مقابل حرکت جانبی

Lp حداکثر طول مهار نشده عضو که درآن حالت حدی تسلیم حاکم است: 250cm=Lp=1.76ry

پس Mnحالت الف میباشد 0.9 = Mc=

 

 

کنترل برش:10-2-6-2: 10-2-6-2-1:مقاومت برشی اسمی:

Vn=0.6Fy.Aw.Cv       Aw:d.tw,       

Cv  :نسبت تنش کمانش برشی فولاد جان میباشد:

Aw=40cm2

Vn=0.6

Vmax=16209.53kg

کنترلی برای خیز‌: بار مرده و زنده کف

 

 عرض بارگیر

0.

 

طراحی و کنترل یک تیر در جهت قاب خمشی:

کنترل تیر :

چون مقطع تیر ورق فشرده است و با اتکای جانبی است .فقط ازحالت حدی تسلیم بند10-2-5-2حالت ب استفاده میکنیم:

Mc=

Mc=0.9

کنترل برش:

Aw=40cm2,,Cv=1                           

Vn=0.6

     

طراحی یک نمونه ستون،تیرومهاربند واگراEBF:

تیرپیوند وخارجی B5:ابتدا نوع رفتار تیر پیوند:

 رفتاربرشی

رفتار را برشی در نظرمیگیریم:

تیر جوابگو میباشد

سخت کننده ها باتوجه به مبحث دهم:

برای سخت کننده میانی:چون برش وارده کم ومقطع قوی میباشد ازحداقل به شرح زیراستفاده میکنیم:

باتوجه به عدد بدست امده طبق بند ب 3 عمل میکنیم:

Use plat 13*24*1.5cm  با بعد جوش 1cm

سخت کننده انتهایی:

اگر برش وارده از ترکیب بحرانی را درنظر بگیریم بازهم تیر به تنهایی به صورت دسته بالا جوابگو میباشد ولی از دوقطعه حداقل بصورت جفت در دوطرف جان بهره میگیریم:

Use plat 24*13*1.5cm در دو طرف ورق اتصال

  

طراحی اتصالات گیردار تیر

 

طراحی اتصالات گیردار تیر به ستون در قاب های خمشی متوسط

تیپ 1   B1  story1

V=  4.89ton 

M=9.737t-m

تیپ 1    CL3 story1

 

V= 8t

M=26t-m

 

 

  کل

  تیر

Wu=1.25d+1.5l=437.5kg/m

Meu=1.1Mexp+Vou +M =2683478kg-cm

 

 

طراحی ورق های اتصال بالا و پایین:

 مقاومت اسمی بر اساس مقاومت فلز مادر:  0.9=Fbm=Fy,    Abm  Rn=Fbm

Rn=2400 2 20 0.9=86400kg                                                                            

134174-86400=47774kg

 

برای تسلیم کششی:   .Ag Fy =

 

محاسبه طول ورق

مقاومت اسمی جوش براساس حالات حدی گسیختگی کششی وبرشی ویا تسلیم فلزجوش:  Fw.Aw.Rn=  

Rn=134174-86400=47774kg

رابطه نخست حاکمست:  0.8       a=10mm          =Fw=0.6Fue     

 :                        Rw=1417a                      طول جوش کل

 

پس طول ورق را  در نظر می گیریم.

 

طراحی ورق اتصال جان :

عرض ورق را 10cm ارتفاع ورق را 16cm فرض می کنیم. ضخامت آن را برابر ضخامت جان تیر در نظر می گیریم. بعد جوش را حداکثر ممکن  در نظر می گیریم. چون این ورق به جان و بال ستون متصل می شود داریم.

ابتدا از یک ورق استفاده می شود.

Fw.Aw.Rn=  که B=0.75  بنابراین: Rw=1500                                           

 

کشش ناشی از نیروی برشی

 

 

 

 

 

 اتصال گیر دارتیرB2 به ستون :

V= 43977.68

M=45738.14

 

طراحی ورق های اتصال بالا و پایین

نیروی متحمل ازجانب بال تیر:          1.5=22.5  15  

P=22.5  

نیروی ورق:                                                                                          76464.2-48600=27864kg

عرض ورق بالا

عرض ورق پایین

 13 =Ap=

 ورق بالا

 ورق پایین 

 

محاسبه طول ورق بالا و پایین

 طول جوش

 

 

طراحی ورق اتصال جان :

عرض ورق را 10cm در نظر می گیریم و ضخامت آن را 10mm فرض می کنیم. ارتفاع ورق را برابر ارتفاع آزاد جان می گیریم.

ارتفاع ورق جان =  10cm                        

  

   

ابتدا از یک ورق در یک طرف استفاده می کنیم.

 

 

تنش ناشی از نیروی برشی:

   

   

 

 

طراحی جوش ورق اتصال جان به بال ستون

 

حداکثربعدجوش 1.2cmمیباشد پس برای جبران این کمبود ازدو ورق درجان تیر استفاده میکنیم:

=  

 =1257     fr=1403

بازهم جوابگو نبود بنابراین ضخامت دو ورق را 1.2cm منظور میکنیم. بابعدجوش 1cm

 

 

برای اتصال گیردارتیرB3به ستون بامحسبات مشابه داریم: ورق بالا به عرض12cmوضخامت2cm وطول 40cmبا بعدجوش گوشه 1cmو نفوذی 1cm وبرای ورق پایین عرض 18cm وضخامت 1.5cm باجوش گوشه ونفوذی 1cm

 

طراحی اتصالات مهاربند واگرا

به این منظور یک نمونه طراحی دستی انجام می شود

 

برای طراحی اتصالات بادبند ضربدری سه حالت وجود دارد.

1) ورق اتصال گوشه تیر به ستون 

2) ورق اتصال بادبندها به تیر پیوند

3) اتصال بادبند به ستون و صفحه ستون تراز پی

 

1-    طراحی اتصال بادبند به تیر و ستون در گوشه

  BRACE3:

85248

Pn=63936

حداکثر نیروی کششی وارده:22ton          

 

BRACE4: 1)براساس تسلیم کششیP=105ton:  

       2)براساس گسیختگی کششی:P=109ton

حداکثر نیروی کششی وارده:    43ton

باتوجه به نزدیکی ابعاد برای بادبند4محاسبه وتعمیم میدهیم:

ضخامت ورق را 1.5cm فرض می کنیم.

 

تعیین طول جوش اتصال ورق به بادبند:

در هر چهار قسمت 25cm طول جوش داریم (a=0.8cm)

 

کنترل برش قالبی در اتصال بادبند به ورق :

 

 

محاسبه طول جوش افقی لازم اتصال ورق به بال تیر :

طرح طول جوشی عمودی (اتصال ورق به ستون)

بعد جوش حداقل و حداکثر نیز کنترل شده و مشکلی ندارد.

 محاسبه نهایی ابعاد ورق اتصال

.از این ابعاد میتوان برای اتصال بادبند به ستون و کف ستون نیز استفاده نمود.

اگر فرض کنیم بزرگترین کف ستون 50*50cm باشد وبزرگترین ستون CL3 ابعادی برابر30*30cm داشته باشد:

      که مخصات مرکز اتصالست.

لنگرپیچشی وارد بر مرکز اتصال:

محاسبه تنش برشی مستقیم:

محاسبه تنش برشی ناشی از پیچش:

برایند تنشهارامحاسبه میکنیم:

اگربعد جوش را10mmدرنظربگیریم:

حداکثروحداقل ابعد جوش نیز استاندارد است بنابراین از صفحه ای به ذوزنفه ای به ابعاد:قاعده کوچک 15cmو قاعده بزرگ30cmوارتفاع 35cm استفاده میکنیم

درمحل تیرپیوند نیز همانند بالا بدست میاید

 

 

طراحی وصله اعضای فلزی

طراحی وصله ستون ها :

بعلت ارتفاع پایین سازه وتفاوت نسبتا زیاد ابعاد ستون ها بایکدیگر وصله ستون بهترست انجام نشود اما برای نمونه دوستون c3وC4 رابررسی میکنیم:

ستون C3:

وصله باید دارای مقاومتی حداقل برابر P باشد وهمچنین هر ورق وصله قادر به تحمل 0.5Fye.Af باشد:

اگر از ورقهای وصله به ابعاد 70*32*3cm استفاده کنیم وصله جوابگوست وبعدجوش را 2سانتی مترمنظور میکنیم. البته قبلا باید باورقی بنام همرو کننده سطح تماس رافراهم نمود

 

.75*248 ton=93 ton

 

 

 

محاسبه ی طول ورق و جوش اتصال ورق  :

 

طول جوش

 

 

 

 

طراحی صفحه ستون :

1-متصل به بادبند گوشه

 =8 ton     P= 423ton      M=27ton-m  FOR  CL4

مقادیر ماکزیمم انتخاب شده اند.

براساس رابطه فشار مستقیم:

برای فرض اول 60*60میگیریم:

 

                                                                                                           

n=22.8          m=15.75

                                                                                                                                                             t= max

 استفاده از سخت کننده ها                t

طراحی سخت کننده ها :

در مرحله محاسبه ی ضخامت کف ستون ضخامت سخت کننده ها را cm3 و ارتفاع سخت کننده ها را نیز 30cm  فرض می کنیم. پس داریم :

d=30            a =15  

M=134 = 5427

                                                                                                

 

تنش ذوزنقه ای است میتوان از

 

2-متصل به بادبند کناری

 

 =6ton     P= 370ton  M=20t-m    FOR  CL3

 

                                                                                                           

                                                                                                                                                             t= max

 استفاده از سخت کننده ها                                                 t

طراحی سخت کننده ها :

در مرحله محاسبه ی ضخامت کف ستون ضخامت سخت کننده ها را cm2 و ارتفاع سخت کننده ها را نیز 30cm  فرض می کنیم. پس داریم :

d=15            a =3  

M=111 = 3555

 

تنش ذوزنقه ای است میتوان از

 

کف ستون میانی نیز به صورت اکسل در فایل کف ستون ها میباشد.

 

 

کنترل برش یک طرفه در نوارهای پی:

 

 

 

طول گیرایی میلگرد درکشش

حداقل

طول گیرایی میلگرد درفشار

حداقل