آموزش برنامه ترکیب بارهای حالتهای حدی مقاومت در طراحی ساختمانهای فولادی
در این مطلب
مثال: با توجه به ترکیبات بارگذاری مبحث ششم مقررات ملی ساختمان سال 1392، بحرانی ترین ترکیب بار با مشخصات زیر مربوط به ساختمان مسکونی را بیابید.
بار مرده: 400 kg
بار زنده: 150 kg
بار زنده بام: 70 kg
بار برف: 40 kg
بار باران: 20 kg
بار باد: 80 kg
بار زلزله: -350 kg
بار رانشی خاک: 30 kg
بار ناشی از سیال مشخص: 0 kg
بار ناشی از اثر خودکرنشی: 60 kg
حل مثال ترکیب بارهای حالتهای حدی مقاومت در طراحی ساختمانهای فولادی با استفاده از برنامه ماشین حساب
این برنامه بخشهای مختلف ترکیبات بارگذاری در حالت حد مقاومت سازه های فولادی رو محاسبه میکنه و بیشترین مقدار هر بخش رو مشخص میکنه. همونطور که میدونین در طراحی سازه های فولادی به روش ضرایب بار و مقاومت، موضوع مبحث دهم مقررات ملی ساختمان و یا دیگر مصالح بجز بتن آرمه، از ترکیب بارهای مبحث ششم مقررات ملی ساختمان استفاده میشه.
سازه ها و اعضای آن باید به گونه ای طراحی شوند که مقاومت طراحی آنها بزرگتر یا برابر با اثرات ناشی از ترکیب بارهای ضریبدار زیر باشند:
که اگه ضوابط و شرایط مربوط به این ترکیب بار رو اعمال کنیم محدود به این 9 تا معادله نمیشه و به بیش از 70 ترکیب بار مختلف میرسه که این برنامه همه این حالات رو در نظر میگیره و برات حساب میکنه.
1-
برنامه در اولین صفحه علاوه بر اینکه بار مرده رو ازت میگیره، مشخص میکنه که الان چه بخشی از روابط مربوط به ترکیبات بارگذاری حالت حدی مقاومت رو برات میخواد حساب کنه و اون پایین بهت رابطه ترکیب بار رو نشون میده. همونطور که میبینی توی رابطه نوشته شده (1.6;0.9)H. این به دلیل اینه که در شرایط ترکیبات بارگذاری حالت حدی مقاومت ذکر شده که توی بارهات فشار جانبی خاک، آب زیر زمینی یا مواد انباشته (H)داری، اگه اثر این بار در جهت افزودن به اثرات دیگر متغیر های اصلی بارگذاری باشه، اثر فشار جانبی باید با ضریب 1.6 در ترکیبات بار وارد بشه و اگه اثر کاهنده داره باید با ضریب 0.9 وارد بشه. همین شرط ساده خودش کلی محاسبات رو زیاد میکنه. بد شانسی اینه که توی کل ترکیب بارها هم وجود داره.
برای اعمال همین شرط ساده باید کلیه حالات مختلف ترکیب بار رو یعنی یه چیزی بیش از 70 ترکیب بار رو اول بدون اثر فشار جانبی بدست بیاری بعد ببینی آیا اثر کاهنده داره یا نه. اگه اثر کاهنده داره و بیایم با ضریب 0.9 اعمال کنیم آیا این اثر کاهندگی خودش بیشتر از اثر سایر بارها نیست؟ اگه خودش اثر عمده رو داره باید بیایم با ضریب 1.6 اعمال کنیم. در این حالت یعنی سایر بارها اثر کاهندگی دارن نه فشار جانبی! اگه هم که اثر افزایندگی داشته باشه که با ضریب 1.6 با بقیه جمع میشه. پس دیدی همین ظرط ساده کار آدم رو سه برابر میکنه اونم با این حجم محاسبات یعنی چیزی بیش از 210 حالت! حالا بیا و با دست حساب کن! حالا بگذریم از اینکه چقد اشتباه ممکنه این وسط رخ بده. خوبی برنامه اینه که تمام این کارا رو خودش با دقت و سرعت زیاد برات انجام میده و تو فقط دقت میکنی که درست اعداد رو وارد کنی!
2-
اینجا بار سیال با فشار و ازتفاع مشخص وارد به ساختمان رو ازت میگیره. طبق ضوابط مربوط به ترکیبات بار به روش مقاومت حدی فولادی، در مواردی که بار سیال (F) به سازه وارد میشه، اثر این بار رو باید بار ضرایب باری همانند ضریب بار مرده در ترکیب بارهای 1 تا 5 و 7 منظور بشه. به خاطر همینه که در این ترکیبات بار توی برنامه نوشته شده 1.4(D+F). خوب اینجا ما بار سیال نداریم، پس صفر واردش میکنیم.
3-
برنامه از ما بار فشار رانشی خاک رو میخواد. اگه داشتیم که واردش میکنیم. اگه نداشتیم خوب صفر میدیم، که اینجا داریم. برنامه میاد چک میکنه که اثر کاهنده داره یا نه و بر اساس اون ضریب مربوطه رو اعمال میکنه.
4-
اینجا علاوه بر اینکه مقدار اولین ترکیب بار رو با ضرایب مروبط به مسئله بهت نشون میده، بهت یادآوری میکنه که اگه سازه تحت اثر بار یخ جوی و بار باد وارده بر یخ قرار داشته باشه، باید ترکیب بارهای 2 و 4 و6 رو تغییر داد. یعنی در ترکیب بار شماره 2 باید 0.5(Lr ; S ; R) رو با عبارت 2Di+0.5S جایگزین کنیم. در ترکیب بار شماره 4 باید 1.4W+0.5(Lr ; S ; R) رو با عبارت Di+1.4Wi+0.5S جایگزین کنیم و در ترکیب بار شماره 6 باید 1.4W رو با عبارت Di+1.4Wi جایگزین کنیم.
هیچ نگران نباشین خود برنامه تمام این تغییرات رو به طور اتومات اعمال میکنه. فقط یادت باشه چون جایگزین میشه دیگه لازم نیست یه بار ترکیب بار مثلا 2 رو بدون بار یخ در نظر بگیریم. البته در واقعیت که باید در نظر گرفت اما برای سوالات امتحانی لازم نیست. اگر برای واقعیت داری ترکیب بار رو محاسبه میکنی یه بار بدون بار یخ برنامه رو ران کن یه بار هم با بار یخ و بحرانیترین ترکیب بار رو انتخاب کن.
5-
چون توی این مسئله این بار داده نشده، مقدار صفر رو به برنامه میدیم.
6-
برنامه تشخیص میده که بار یخ نداری پس تغییری توی ترکیب بار شماره 2 ایجاد نمیکنه و اون پایین ترکیب بار کلی شماره 2 رو برات نمایش میده. به همین صورت تغییری در تریبات 4 و 6 هم ایجاد نمیکنه. در واقع برنامه میاد بر اساس خود مسئله ای که داری ترکیبات بار مسئله رو متناسب با اون بهت میده تا از گیج شدنت جلوگیری کنه.
اما نکته دیگهای که باید توی ترکیبات بارگذاری بهش توجه کرد، در نظر نگرفتن اثر کاهنده بار زنده در هر یک از ترکیبات بارگذاری هستش. بنابراین، برای در نظر گرفتن این حالات، چون این حالات در ترکیبات بارگذاری مشخص نشدن، توی این برنامه معادلاتی که با علامت ستاره مشخص شدن، اثر بار زنده در نظر گرفته نشده تا اگر این بار زنده اثر کاهنده داشته، این شرط مهم رو هم لحاظ کرده باشه. بدیهیه اگه بار زنده اثر افزاینده داشته باشه توی معادلات ارائه شده در ترکیبات بار لحاظ میشه و هیچ نگرانی در این باره وجود نداره. اون پایین، بهت فرمول محاسبه اولین حالت ترکیب بارگذاری شماره 2 رو بهت نشون میده. توی اولین فرمول مثلا قرار بوده 1.2(D+F)+1.6L+0.5Lr+1.6H محاسبه بشه. برنامه فرض میکنه بارهای زنده اثر کاهنده داشته باشن (که توی این مثال ندارن) و اونا رو صفر در نظر میگیره و میشه 1.2(D+F)+1.6H و این معادله رو با ستاره مشخص میکنه. اصلن چرا این کار رو میکنه؟ فرض کن اگه بار زنده اثر منفی وارد میکرد، مثلا باعث ایجاد لنگر منفی میشد. اگه اثرش کم بود که باعث کاهش اثر لنگر مثبت بار مرده میشد. که در این صورت باید اثرش رو نادید میگرفتیم. اما اگه اثرش بیشتر از اثر لنگر مثبت بار مرده میشد دیگه نباید نادید گرفتش بلکه باید لنگر منفی رو هم در نظر گرفت که توی ترکیب بار اصلی حساب میشه. اگه هم اثر افزاینده داشته باشه که با ضریب خودش حساب میشه. بنابراین برنامه میاد تمام حالات رو در نظر میگیره. همین یه بند ساده هم کلی به حجم محاسبات اضافه میکنه.
به هر حال برنامه اینجا ازت مقدار بار زنده طبقات رو ازت میگیره.
7-
اینجا بار زنده بام رو ازت میگیره. ضمنا تا جایی که بتونه حالات مختلف معادله دوم رو حساب میکنه و اون پایین بهت میده.
8-
اینجا بار برف رو ازت میگیره.
9-
اینجا بار باران رو ازت میگیره.
10-
خوب تا اینجا برنامه حالات مختلف مربوط به دومین رابطه ترکیبات بارگذاری رو حساب کرده و بهت داده که با یک خط چین آخر صفحه مشخص کرده. همونطور که میبینی یک رابطه داده شده ولی در اصل 8 تا محاسبه رو باید انجام بدی که بهت نشون داده. در نظر داشته باش که اگه اون دو تا شرطی که قبلا بهش اشاره کردیم رو هم در نظر بگیریم در واقع 24 تا محاسبه شده و این 8 تا معادله انتخاب شدن که خود برنامه تمام حالات رو در نظر گفته و برات حساب میکنه. برنامه در اینجا متوقف میشه تا اگه خواستی بتونی این ترکیبات رو بررسی کنی یا اگه لازم بود فرمولها رو توی برگه یادداشت کنی و حاصل محاسبات رو هم به طور جداگانه یادداشت کنی. ولی لازم نیست بگردی دنبال بحرانی ترین حالت، چون خود برنامه بعد از بررسی کلیه ترکیبات بارگذاری مربوط به هر بخش ترکیبات بارگذاری در حالت حدی مقاومت، مقدار بحرانی رو بهت میده. بنابراین برای امتحانات تستی یا امتحاناتی که جزئیات حل مسئله براشون مهم نیست میتونی خیلی راحت روی دکمه play پایین صفحه سمت راست کلیک کنی تا برنامه به ادامه محاسبات بپردازه.