بررسی ضرایب بار لنگر و بلوك معادل تنش

بررسی ضرایب بار لنگر و بلوك معادل تنش در آیین‌نامه‌های مختلف

چکیده:

یكی از مسایل مطرح در طراحی سازه‌های بتنی ، مدل كردن رفتار غیرخطی بتن برای ساده كردن روابط كاربردی در آیین‌نامه‌های طراحی می‌باشد. در آنالیز و طراحی مقاطع تحت خمش نیز این مسأله وجود دارد كه آیین‌نامه‌های مختلف طراحی با توجه به نحوه اثر ضرایب اطمینان با روشهای مختلفی رفتار غیرخطی بتن فشاری را مدل كرده‌‌اند. در این مقاله ضرایب بار لنگر نهایی و بلوك معادل تنش در چند آیین‌نامه تحت بررسی قرار گرفته‌است

1- مقدمه :

                اگر خواننده محترم درس طراحی سازه‌های بتنی I را گذرانده باشدمی‌داند كه برای آنالیز و طراحی مقاطع تحت خمش دو نمودار تنش و تغییر طول نسبی در مقطع مورد نیاز می‌باشد. همانطور كه در شكل 1 مشاهده می‌شود، دیاگرام تغییر طول نسبی در مقطع به صورت خطی و دیاگرام تنش در قسمت فشاری مقطع شبیه دیاگرام تنش – كرنش بتن می‌باشد. از آنجا كه توزیع تنش در قسمت فشاری مقطع تابع مقاومت بتن است. جهت تعیین یك رابطه كلی برای مقاومت‌ اسمی مقاطع خمشی لازم است جزئیات توزیع تنش به صورت پارامتری در نظر گرفته شوند.

شكل 1 - توزیع تنش و تغییر طول نسبی یك مقطع در لحظه مقاومت نهایی

برای این منظور، حداكثر تنش، كه مقدارآن طبق مشاهدات تجربی كمی كوچكتر از مقاومت فشاری بتن است، با   و مقدار متوسط تنش در قسمت فشاری كه در واقع كسری از حداكثر تنش می‌باشد با   نشان داده می‌شود. همچنین محل اثر برایند تنشهای فشاری را می‌توان با   مشخص نمود كه x فاصله تار خنثی از دورترین تار فشاری است. پس از نوشتن معادلات تعادل نیرو و لنگر در مقطع می‌توان به معادله زیر دست یافت :

رابطه (1)                                                                                                                                                        

اگر چه به كمك رابطه (1) و نمودارهای تجربی پارامترهای ,  ,   می‌توان مقاومت خمشی اسمی مقاطع مستطیل شكل را محاسبه نمود، اما برای كاراتر بودن روابط نیاز  به‌ روابط مستقیم و ساده‌تری می‌باشد.‍[1]

آیین‌نامه‌های مختلف در برخورد با این مسأله با توجه به ضرایب بار مختلفی كه در نظر گرفته‌اند، راهكارهای مختلفی ارائه داده‌اند. معمولاً در كلاسهای درسی با توجه به كمبود وقت فقط روش مربوط به آیین‌نامه ACI  ذكر می گردد. در این نوشتار سعی شده است با ارجاع به چند آیین‌نامه مختلف طراحی سازه‌های بتن آرمه روش‌های ارائه شده در آنها در مواجهه با این مسأله عنوان شود. با توجه به اینكه اغلب دانشجویان با آیین‌نامه ACI آشنایی كامل دارند، در متن مقاله از پرداختن به آن صرفنظر شده است. همچنین آیین‌نامه ایران نیز شباهت بسیاری به آیین‌نامه بتن كانادا دارد.

            امید است این مقاله در گشودن افقهای جدید در درك فلسفه وجودی آیین‌نامه‌های طراحی در برابر دانشجویان و مهندسین جوان موفق باشد.