امتیاز موضوع:
  • 51 رأی - میانگین امتیازات: 3.12
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
چرا ضریب ترک خوردگی ممان اینرسی را افزایش می دهد
#1
سلام دوستان
در پیوست ،شکلی باتوضیحات ذیربط می بینید که خودم تهیه کرده ام وکاملا مستدل نشان می دهد که جرا در مورد خاصی ممان اینرسی افزایش می یابد.البته برای شما بزرگواران این نوع استدلالها معلوم هست وجکایت زیره به کرمان بردن است.فقط جهت یادآوریست تا منظور اصلیم را در سئوال زیر مطرح کنم.
-در فایل wordپیوست که توضیخات خوبی در خصوص نحوه اعمال ضرایب ترک خوردگی در مقاطع سازه های بتنی است همه جا ادعا می شود اعمال ایت ضریب باعث افزایش ممان اینرسی می شود.بنده می گویم سمعا وطاعتا قبول!؟ ولی چرا؟با جه استدلالی؟
دوستان عزیز توضیحی برای این قضیه دارند ویا حتی فلسفه استفاده از این ضرایب را ممکنه توضیح دهندتا مشخص شود اگر این ضرایب اعمال نشود جه اتفاقی می افتد!
آیا این ضرایب برای محافظه کاری وایجاد حاشیه اطمینان بابت کاهش سختی ناشی از وجود ترکهاست؟چطور ضریبی کمتر از یک می تواند چنین نقشی بازی کند!
جسارت مرا که ناشی از اطلاعات ناکافی است می بخشید.










[تصویر:  rs1fd9w0e9wh6rrvvhpu.jpg]

ضریب اصلاح ممان اینرسی جهت تخصیص ترک خوردگی

برای اعمال ضرایب ترک خوردگی در مقاطع بتنی در ایتبز کدامیک از این دو روش صحیح است:
1- بعد از ترسیم و اختصاص مقاطع با انتخاب آنها از گزینه assign در قسمت frame property modifiers ممان اینرسی را اصلاح کرد.
2- در هنگام تعریف مقاطع در frame section در قسمت set modifier ضرایب مربوطه را وارد کرد.
اگر از مورد دوم استفاده کنیم در قسمت information المانها، ضرایب اعمال شده را نمایش نمیدهد. آیا در این حالت ایتبز این ضرایب را در محاسبات در نظر میگیرد یا خیر؟!
در نهايت نتيجه هر دو روش يکسان است ولي کنترل ضرايب کاهش سختي در حالتي که اين ضرايب بعد از مدلسازياعمال مي‌گردند راحتتر از حالتي است که در معرفي مقاطع اعمال گردد.

مطابق بند 13-5-6 آیین نامه 2800 :
" در سازه هایبتن مسلح در تعیین تغییرمکان جانبی نسبی طرح،ممان اینرسی مقطع ترک خوردهقطعات را برای تیر ها 0.35Igو برای ستون ها 0.7Ig و برای دیوار ها0.35 یا 0.7Ig،نسبتبه میزان ترک خوردگی می توان منظور کرد برای زلزله بهره برداری مقادیر اینممان اینرسی ها را می توان تا 1.5 برابر افزایش داد و از اثر پی دلتا صرفنظر کرد"
که برای تیر ها این ضریب اصلاحی در عبارت Moment of Inertia 3 axes= 0.35 تاثیر داده میشود. و برای ستون ها مقادیر Moment of Inertia 3 axes و Moment of Inertia 2 axes برابر 0.7 تعریف میگردد.علت تعریف در دو جهت این است که ستون حول دو محور 2 و3 ایجاد ممان اینرسی مقاوم میکند.
ضرایب ترک خوردگی در دیوار برشی:
در بند 2-5-6 آیین نامه 2800 آمده ضریب اصلاح ممان اینرسی برای دیوار ها 0.35 یا 0.7 نسبت به میزان ترک خوردگی منظور میگردد"اما ملاک تشخیص دیوار ترک خورده و ترک نخورده مطابق آیین نامه ACI کنترل تنش کششی دیوار به مرز 0.2 fc میباشد .
بطور خلاصه هر اندازه رفتار دیوار به تیر نزدیک باشد(که این اندازه برای دیوار های با ارتفاع زیاد که رفتاری خمشی دارند اتفاق می افتد)ترک خوردگی دیوار حتمی بوده و هماند تیر ها باید0.35 برای آن منظور شود اما چنانچه دیوار ها همانند ستون ها دارای رفتار غالبا فشاری باشند(دیوارهای کم ارتفاع همانند دیوار حائل)ضریب ترک خوردگی لنگر لختی آن 0.7 منظور میگردد.به گفته دقیقتر طبق استدلال بیان شده توسط مهندس مقدس پور در تاپیک مشارکت جمعی در سایت ایران سازه:
"دیوارهای کوتاه (از نظر ارتفاعی) عملکرد برشی دارند و دیوارهای بلند عملکرد خمشی، در دیوارهای با عملکرد برشی نحوه ایجاد ترک بصورت برشی یا 45 درجه می‌باشد که تاثیر چندانی در کاهش ممان اینرسی داخل صفحه دیوار ندارد ولی در دیوارهای خمشی (بلند) رفتار دیوار همانند یک تیر کنسول قائم می‌باشد که ترکهای خمشی در آن ایجاد می‌گردد. با توجه به توضیحات فوق، در صورتیکه دیوارهای برشی کوتاه در سازه ای استفاده شود (مانند دیوار حائل-برشی پیرامونی در زیرزمین که معمواً ارتفاع کمی دارند) دیوار ترک نخورده تلقی شده و ضریب 0.7 برای اصلاح سختی داخلصفحه آن استفاده می‌شود ولی دیوارهای بلند (دارای دهانه کم و ارتفاع زیاد) ترک خورده محسوب شده و از ضریب 0.35 همانند تیرها برای اصلاح سختی داخل صفحه آنها استفاده می‌شود."
در المان های پوسته ای تنش غشایی f22 عامل ایجاد لنگر و نیروی محوریدر دیوار می باشد.با کاهش سختی غشایی نظیر تنش فوق لنگر و نیروی محوری تحتتاثیر قرار می گیرد.تحت تاثیر قرار گرفتن نیروی محوری مطابق آیین نامهمورد نظر در جهت اطمینان می باشد.در برنامهEtabsامکان کاهش مستقیم مماناینرسی دیوار وجود ندارد به همین خاطر در جهت اطمینان سختی غشایی f22 اصلاح میشود
بنابراین میبایست تنظیمات زیر برای ستون و پوسته دیوار برشی منظور گردد:

اگر دیوار برشی از نوع Membrane تعریف شود:
دیوار برشی Membrane تنها بارهای درون صفحه خود را تحمل نموده و لنگر خارج از صفحه را تحمل نمی نماید. به عبارت دیگر دیوار در راستای طول خود عملکرد دارد و در راستای ضخامت عملکردی ندارد. با فرض این رفتار،هیچ لنگری در دیوار خارج از صفحه ای در امتداد دیوار ایجادنمی شود .
ترک خوردگی دیوار باید به ستون های اطراف و المان های پوسته ای اعمال شود زیرا لنگر لختی دیوار حاصل جمع لنگر لختی ستون های انتهایی و المان های پوسته ای است.از آنجا که سختی دیوار در راستای طولی f22 میباشد و این سختی در راستای دیوار تامین کننده سختی خمشی آن(مساحت و لنگر لختی دیوار) است :.
اعمال ضرایب ترک خوردگی پوسته Assign--Shell Area--Shell Stiffness Modifiers…
در دیوار ها ضریب ترک خوردگی باید به سختی غشایی f22 (بسته به ترک خوردگی با نخوردگی ستون)
اما چنانچه دیوار برشی از نوع Shell تعریف گردد :
چنانچه در دیوارهای برشی خمش در دو صفحه وجود داشته باشد، میبایست سختی خمشی خارج از صفحه را نیزعلاوه برسختی برشی برای آن منظورنمود به این منظور برای معرفی دیوار برشی میبایست از المان Shell استفاده کرد. ضرایب ترک خوردگی در دیوار برشی میبایست در پارامتر های f11f22 , (در داخل صفحه) و M22, M11 (خارج از صفحه) در منوی Assign--Frame Line--Property Modifier اثر داده شود.
پس از انتخاب پوسته دیوار برشی در سازه ، دستور Assign--Shell Area---Shell Stiffness Modifiers را اجرا کرده و در جعبه ظاهر شده برای اصلاح سختی داخل صفحه دیوار،در مقابل عبارت , f11, f22 Modifiers (بسته به ترک خوردگی با نخوردگی ستون)
در خصوص سختی خارج از صفحه دیوار به علت ضخامت کم دیوار نسبت به عرض آن، همواره بصورت یک عضو خمشی عمل کرده و می‌بایست از ضریب اصلاح 0.35 برای سختی خارج از صفحه دیوار استفاده شود. پس از انتخاب کلیه دیوار برشی در سازه ، دستور Assign--Shell Area---Shell Stiffness Modifiers را اجرا کرده و در جعبه ظاهر شده در مقابل عبارت , M11, M22 Modifiers عدد 0.35 را وارد میکنیم

اعمال ضرایب ترک خوردگی ستون کناری :
اعمال ضرایب ترک خوردگی ستون کناری Assign—Frame--Frame Property…
تنظیم ضریب مساحت(Cross Section Area) و لنگر لختی Moment of interia 2 , 3 axis(بسته به ترک خوردگی با نخوردگی ستون)
لازم به ذکر است علت اعمال ضریب ترک خوردگی حول محور 3 این است که در راستای3 ستون ، قاب خمشی وجود دارد و همانند قاب خمشی میبایست ضریب ترک خوردگی آن همواره حول محور 3 =0.7 منظور گردد


ضرایب ترک خوردگی در مبحث نهم در بند 9-10-8-3 ذکر گردیده است و این ضرایب با آیین نامه آبا و 2800 تا حدی متفاوت است
مطابق این بند برای قابهای مهار نشده این ضرایب برای تیرها و ستونها برابر 0.35 و 0.7 و در قابهای مهار شده به ترتیب برابر 0.5 و 1 میباشد
برای دیوارها هم باید به طور ثابت مطابق این بند عدد 0.35 را در نظر گرفت
با توجه به آنکه اکثرآ ما با قابهای مهار شده سر و کار داریم باید اعداد 0.5 و 1 را برای تیر و ستون و 0.35 را برای دیوارها در نظر بگیریم
در حالت بارگذاری بهره برداری هم که باید ضوابط فصل 14 مبحث نهم در نظر گرفته شود که مطابق ضوابط این فصل باید میزان سختیها به طور دقیق و با روابط ارائه شده در این فصل محاسبه گردد
بطور خلاصه :
مطابق مبحث نهم:
قابهای خمشی با فرض عدم مهارشدگی ضرایب ترک خودگی برای ستون 0.7 و برای تیر 0.35
و اگر مهار شده باشند تیر 0.5 و ستون 1
دیوارهای برشی هم همیشه 0.35
برای محاسبه زمان تناوب مطابق 2800 برای تیرها با ضریب 0.5 و ستونها و دیوارها با ضریب 1 در نظر گرفته میشود (استفاده از ضرایب بزرگتر منجر به زمان تناوب کمتر و نتیجه محافظه کارانه تر میشود)
برای زلزله بهره برداری ضرایب برای تیرها 0.5 و برای ستونها 1 و برای دیوارها طبق گفته بند 2-5-6 1.5 برابر حالت عادی یعنی احتمالآ 0.5 باید در نظر گرفته شود
در نتیجه :
ضریب ترک خوردگی :

سیستمهای قاب خمشی :

تیر 0.35 ، ستون : 0.7 برای طراحی و کنترل تغییر مکان
برای کنترل و محاسبه پریود سازه : تیر : 0.5 ، ستون 1

سیستم قاب خمشی مرکب:
تیر 0.5 ، ستون : 1 و دیوار برشی : 0.35 برای طراحی و کنترل تغییر مکان
برای محاسبه پریود سازه : تیر : 0.5 ، ستون1 و دیوار برشی هم 1 میباشد (1.5 برابر حالت بالا)
منبع : سایت ایران اینجی نیر


فایل‌(های) پیوست شده
.rar   moman.rar (اندازه: 45.94 KB / تعداد دفعات دریافت: 61)
(حاصل کار تیمی وهمکاری ، نتیجه برد-برد برای همه هست (یداله مع الجماعه
[URL=][/URL] برای دسترسی به فایل باید عضو سایت شوید (کلیک کنید)

پاسخ
#2
(1392/4/3 ، 05:51 عصر)miladezati نوشته است: ..... همه جا ادعا می شود اعمال ایت ضریب باعث افزایش ممان اینرسی می شود.بنده می گویم سمعا وطاعتا قبول!؟ ولی چرا؟با جه استدلالی؟
دوستان عزیز توضیحی برای این قضیه دارند ویا حتی فلسفه استفاده از این ضرایب را ممکنه توضیح دهندتا مشخص شود اگر این ضرایب اعمال نشود جه اتفاقی می افتد!
آیا این ضرایب برای محافظه کاری وایجاد حاشیه اطمینان بابت کاهش سختی ناشی از وجود ترکهاست؟چطور ضریبی کمتر از یک می تواند چنین نقشی بازی کند!
سلام
توضیحاتی کوتاه و مختصر در این وجود دارد:
1- اعمال این ضرایب کوچکتر از واحد می باشد که نشان دهنده کاهش ممان اینرسی (البته صحیح تر است بگوییم سختی) می باشد و نه افزایش سختی
2- همانگونه که واقف هستید در سطوحی از لنگر اعضای بتنی ترک میخورند(در سازه های فولادی همچین ضریبی وجود ندارد) که این ترک خوردگی در واقع آن قسمت از مقاطع که ترک میخورند از رده مقاومتی خارج می شوند.
3- در اعضای خمشی مثل تیرها عمق بیشتری در اثر لنگر دچار ترک خوردگی می شود( در واقع سختی کاهش پیدا می کند) تا نسبت به اعضای فشاری- خمشی یا فشاری. برای همین است که ضریب ترک خوردگی برای تیرها بیشتر ستون ها می باشد و در دیوارها نیز اگر رفتار تیر گونه باشد (رفتار خمشی) کاهش سختی بیشتر می باشد.
4- ضرایب ترک خوردگی با فرضیات زیر بدست می آیند:
در تیرها فرض می شود که در اثر لنگر 30 درصد ارتفاع تیر ترک میخورد یعنی 70 درصد ترک نمیخورد. از طرف دیگر میدانیم که ممان اینرسی با ارتفاع تیر به توان 3 نسبت مستقیم دارد. حال ضریب ترک خوردی برابر است با 0.35=3^0.7
اما در ستون ها با توجه به وجود نیروی فشاری، ارتفاع ترک خوردگی کمتر است و فرض می شود 10 درصد مقطع ترک میخورد یعنی 0.9 ارتفاع مقطع سالم میماند ولذا 0.9^3=0.7 می شود.
لازم به ذکر است که تمام این فرضیات از نتایج تحقیقات مفصل منتج شده اند.

اما پاسخ قسمت آخر سوال شما: نخیر این محافظه کاری نیست بلکه تقریب واقعیت است جهت ساده سازی وگرنه نیاز است تحلیل های غیرخطی رو مقطع انجام شود(برای هر مقطع با توجه به لنگر و نیروی محوری ضرایب کمی متغیر خواهد بود) که چون این تحلیل ها سخت است از فرضیات ساده کننده استفاده می شود که هم ساده و راحت استفاده شوند و هم به واقعیت نزدیک باشد.
حضرت محمد (صلي الله عليه و آله) : بدانید کسی که نمی داند نباید از آموختن شرم کند که قیمت هرکس بقدر معلومات اوست.
امام علی (ع) : برای هر چیزی زکاتی است و زکات علم نشر آن می باشد.
پاسخ


موضوعات مرتبط با این موضوع...
موضوع نویسنده پاسخ بازدید آخرین ارسال
  حداقل ضریب زلزله mosa2 3 658 1394/12/15 ، 11:40 عصر
آخرین ارسال: mosa2
  ابهام در مورد ضریب ترک خوردگی اجزاء بتنی farshad0022 15 6,211 1394/10/9 ، 05:49 عصر
آخرین ارسال: LCIVIL.COM
  درخواست چک کردن ضریب در نیروی برشی سازه monake 2 994 1393/11/16 ، 01:06 صبح
آخرین ارسال: monake
  ضریب رفتار در نظر گرفته شده برای طراحی سازه بتنی ؟ mohsen_1363 3 1,287 1393/8/20 ، 11:22 صبح
آخرین ارسال: mohammadmahdi2
  نحوه صحیح کنترل دریفت و شاخص پایداری و ضریب ترک خوردگی حمید فلاح منش 20 18,018 1393/7/4 ، 02:36 عصر
آخرین ارسال: کیوان بابایی
  ضریب رفتار سازه بتنی مطابق آیین نامه ACI rezach88 4 2,032 1392/6/3 ، 03:19 عصر
آخرین ارسال: malaki_mall

پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان