عملکرد فولاد و بتن واجزاء تشکیل دهنده ساختار آنها تحت بارهاي ديناميکي

فرمت فایل: word تعداد صفحات: 65 1 1 مقدمه قبل از شروع بحث در مورد طراحي ساختاري بارهاي ديناميکي بهتر آن است که در ابتدا، آگاهي خواننده را در مورد خواص مواد به کار رفته محک زده و سطح دانش او را بالا ببريم. اين فصل با ويژگيهاي فيزيکي فولاد و اجزاي ساختعملکرد فولاد و بتن واجزاء تشکیل دهنده ساختار آنها تحت بارهاي ديناميکي|30019436|sarzamindoost|عملکرد فولاد و بتن واجزاء تشکیل دهنده ساختار آنها تحت بارهاي ديناميکي
با ما همراه باشید با موضوع عملکرد فولاد و بتن واجزاء تشکیل دهنده ساختار آنها تحت بارهاي ديناميکي

فرمت فایل: word



تعداد صفحات: 65









1 1 مقدمه



قبل از شروع بحث در مورد طراحي ساختاري بارهاي ديناميکي بهتر آن است که در ابتدا، آگاهي خواننده را در مورد خواص مواد به کار رفته محک زده و سطح دانش او را بالا ببريم. اين فصل با ويژگي‌هاي فيزيکي فولاد و اجزاي ساختاري آن در ارتباط و اولين نکته اين است که ويژگي‌هاي اين مواد به گونه‌اي است که بار و در نهايت قدرت پايداري را فراهم مي‌كند و بارهاي کاربردي را در مقابل بارهاي ساکن قرار مي‌دهد. نکته دوم ظرفيت نهايي اجزاي ساختاري مثل تير آهن و ستون ها است. و نکته آخر قدرت پايداري واحدي است که در طراحي ديناميکي محدود نمي باشد، به هر حال تعداد زيادي از مسائل در فصل بعدي بحث مي‌شوند که به جاي فشارهاي معمولي بر پايه قدرت پايداري نقطه اوج مي‌باشند، به همين دليل در نهايت اثرات آن در فولاد ساختاري به طور خلاصه بحث شده و بهتر آن است که اين موضوع را در طول فصل توضيح دهيم. بايد متذکر شد که در هيچ نقطه‌اي در اين فصل عامل امنيتي در محاسبات قدرت پايداري وجود ندارد و فرض شده است که عامل امنيتي در طراحي بارها گنجانده شده باشد.



2 1 ويژگي‌هاي طراحي



قبل از در نظر گرفتن ويژگي‌هاي ديناميکي ويژگي‌هاي ساکن فولاد هم در نظر گرفته مي‌شود. اين فصل محدود به فولاد در ساختار کربن است که توسط ASTM طراحي شده است. شکل 1 1 نشان دهنده منحني فشار بر اين فولاد است. برخي از نقاط مهم روي شکل مشخص شده اند. فشار نقطه بالايي توسط Fuy مشخص شده است. بالاي اين نقطه منحني فشار خط راست و نمونه کشساني مقداري در حدود 30000000psi است. ماوراي اين نقطه، فشار کاهش مي‌يابد. فشار نقطه پايين Fly است. منحني در اصل تا بالاي اين نقطه افقي مي‌باشد که فشار شروع مي‌شود. محدوديت در نقطه آخر با ey مشخص شده است. و در حدود 15 تا 20 است، که محدود تر از زمان مرز کشساني ey مي‌باشد. در برخي از طراحي ها به ويژه طرح جريان باد، بهتر آن است که تغيير شکل ساختاري صورت گيرد و ساختار از لحاظ پلاستيکي خراب مي‌شود و اين امکان فراهم مي‌شود که انرژي بيشتري توسط بارگيري ديناميکي جذب شود. ميزان تغيير شکل پلاستيک بستگي به عملکرد ساختار دارد، اگر ساختار در برابر اين بار فقط يکبار مقاومت کند، طرح ممکن است تغيير شکل را در بالاي اتصال مجاز بداند. به عبارت ديگر بار چندين بار تکرار مي‌شود و مقدار اندکي تغيير شکل مجاز است.





در طراحي به منظور تغيير شکل پلاستيک راحت تر آن است که منحني مرز فشار را در شکل 2 1 تشخيص دهيم. در اين شکل نقطه بالايي ناديده گرفته شده است و از اثر سفت شدن هم چشم پوشي شده است. تقريب آخري احتمالا به خاطر آن است که در بيشتر موارد تغيير شکل پلاستيک در گستره سفت شدن است و از لحاظ شکل تغيير شکل بيشتري محسوس مي‌شود. همه محاسبات طراحي در فصل بعدي بر اساس اين منحني مرز فشار است.





طرح ساکن براي فولاد ساختار معمولا بر اساس فشار psi 33000 است، ولي مهم آن است که متذکر شويم، بنا به دلائل عملي، تفاوت زيادي در اين مقدار وجود دارد. شکل 3 1 نشان دهنده نتايج تقريبا 4000 ميليون تست و نشان دهنده 3300 تن فولاد است. اين آزمايشات مطابق با استاندارد ASTM انجام شده اند. منحني توزيع نشان دهنده گسترش مهمي در نقاط و اعضاي غلت زده است. بيشترين فشار، 82 درصد بزرگتر از کمترين مقدار است. مقدار متوسط آن psi 40000 است.





اين مقادير فشارهاي نقطه بالايي هستند که معمولا در حدود 5 درصد بالاتر از فشارهاي نقطه پايين مي‌باشند. کاهش فشار متوسط در نقطه بالايي، 5 تا 38 درصد است. که اين مقدار ممکن است به طور قابل توجهي براي کشش يا تراکم در طرح پلاستيک استفاده شود. اين شدت فشار بايد در طول تغيير شکل حفظ شود.



براي امنيت در طراحي ممکن است بهتر آن باشد که از مقدار نقطه پاييني استفاده شود که در بالا هم بدان اشاره شد. اين تصميم گيري براي طراح مفيد تر است. قدرت پايداري نهايي در همان تستها بدست آمده و 66300 است. اين فشار به طور طبيعي براي طراحي استفاده نمي شود، چون شامل محدوديت زيادي است. فشار کششي فولاد ساختاري در حدود 55 درصد است. مقدار مياني آن psi21000 مي‌باشد.



3 1 خواص ديناميکي



شکل 4 1 نشان دهنده اثر ميزان محدوديت روي فشار براي فولاد 7A است. اين اطلاعات بر اساس تعداد محدودي از آزمايشات مي‌باشند و در عمل نبايد به آنها توجه کرد. همان طوري که ميزان نيروي کششي افزايش مي‌يابد. اثرات زير ممکن است ديده شود:



1 فشار بار با مقدار ديناميک افزايش مي‌يابد.



2 نيروي کششي بار افزايش مي‌يابد.



3 نمونه‌هاي کشساني در حوزه کشسان ثابت است.



4 نيروي کششي در جاي که نيرو سخت مي‌شود افزايش مي‌يابد.



5 قدرت پايداري نهايي تا اندکي افزايش مي‌يابد.





از اثرات حاصل بر آن، اثر افزايش بر فشار بار مهم تر است.



در شکل 1 5 نتايج با استفاده از فشار بار ديناميکي به عنوان تابع زماني نشان داده شده اند و اين مستلزم رسيدن به مقدار فشار است. منحني ميزان متوسط اين نتايج است. به قول معروف ، فشار بار ديناميکي در مورد داده شده به خودي خود تعيين مي‌شود، ولي بايد به تجزيه و تحليل ساختار توجه کرد. درواقع اين به خاطر تفاوت زياد در فشار بار مواد عادلانه نيست و معمولا اين امکان وجود دارد که از مقدار متوسط براي نوع خاصي از ساختار استفاده شده باشد. به عنوان مثال، در طراحي ساختار و قالب ساختمان براي مقاومت در برابر بار و جريان باد متوجه شدند زماني که به فشار بار مي‌رسد از 0. 01 تا 0. 10 متفاوت است. مقدار متوسط براي فشار بار ديناميکي 41600 مي‌باشد. براي انواع ديگر ساختارها مقدار ميانگين تعيين شده است.