توضیحات :

‏

‏* این برنامه به درد چه کسایی میخوره؟

درس سازه‌های بتن مسلح از مهمترین دروس مهندسی عمران به شمار میاد. در واقع این درس از جمله مهمترین دروس کاربردی در حرفه مهندسی عمران، چه در ‏طراحی و چه در اجرا هست. توی امور محاسباتی امکان نداره با آنالیز تیر سر و کار نداشته باشی. این برنامه علاوه بر اینکه برای امتحانات مقطع کارشناسی و ‏کارشناسی ارشد در درس سازه های بتن مسلح مناسب است، بسیاری از فارغ التحصیلان مهندسی عمران در امتحانات نظارت و محاسبات و اجرای نظام مهندسی ‏‏(ورود به حرفه‌ مهندسان) از اون بهره میبرن و استفاده میکنن. این برنامه برای ماشین حساب‌های سری کلاسپد (‏ClassPad‏) نوشته شده است.‏

‏* این برنامه چه کارایی میتونه بکنه؟

برای تعیین وضعیت شکست مقطع، باید کم فولاد یا پر فولاد بودن مقطع مشخص بشه. معمولا برای این منظور از مقایسه فولاد موجود مقطع با فولاد مقطع در حالت ‏بالانس استفاده میشه. برنامه قادر به محاسبه موقعیت تار خنثی، ارتفاع ناحیه فشاری بتن، مساحت فولاد متوازن مقطع، درصد فولاد بالانس مقطع، لنگر خمشی قابل ‏تحمل مقطع در حالت بالانس در تیر بتن آرمه مسلح مثلثی بدون فولاد فشاری در وضعیت پلاستیک میباشد.‏

‏* این برنامه ویژگی خاصی هم داره؟

این برنامه بر اساس آیین نامه مبحث نهم مقررات ملی ایران سال 1392 و ماقبل آن نوشته شده و علاوه بر اینکه فرمولهای متفاوت محاسبه مقادیر مورد نظر رو در هر قسمت نمایش میده، ‏امکان محاسبه هر بخش را به طور جداگانه فراهم میکنه و به کاربر این اجازه رو میده که فقط به اون بخشی از محاسبات بپردازه که سوال ازش خواسته و در محاسبات ‏بعدی هم، پارامترهای دریافت شده رو دیگه از کاربر نمیگیره تا از اتلاف وقت کاربر جلوگیری کنه. تقریبا همه فارغ التحصیلان رشته مهندسی عمران برای گرفتن ‏پروانه اشتغالشون مجبورن آزمون نظام مهندسی رو بگذرونن و خیلیا هم برای ارتقا پایشون مجبورن چند بار دیگه امتحان بدن و توی همه این امتحانا، چه نظارت و چه ‏محاسبات و حتی آزمون اجرا بحث سازه‌های بتنی هست و بحث آنالیز تیر از قسمتهای مهم مبحث 9 و سازه های بتنی به شمار میره. ضمن اینکه توی کار محاسبات ‏حتما با این موارد مواجه میشی. بنا بر این یکی از برنامه های پر کاربرد رشته مهندسی عمران به حساب میاد.‏

‏* دیگه؟

این برنامه کنترلهای لازم رو هم بعد از محاسبات هر بخش در نظر میگیره تا کاربر رو از وضعیت عملکرد تیر مورد آنالیز مطلع کنه که تا بتونه به وضعیت مربوطه ‏مراجعه کنه. ضمن اینکه برای هر قسمت محاسبات چندین روش مختلف ارائه میکنه که میتونی بر اساس اطلاعات مسئله روش مناسب رو انتخاب کنی.‏ این برنامه در ماشین حساب با نام‎ BalnsMo ‎نامگذاری شده که بالانسش مشخصه چیه! ‏Mo‏ ‏‎ ‎هم مربوط میشه به مثلثی‎.‎

 

سوال آزمون نظام مهندسی – رشته ‏عمران – محاسبات – پایه 3 خرداد ماه ‏سال 1389: در صورتیکه ‏fc=20 MPa‏ ‏و‎ fy=300 MPa‏ باشد، سطح مقطع ‏As‏ ‏نظیر حالت بالانس چقدر است؟ ‏

‏‏

‏

پاسخ سوال آزمون نظام مهندسی – رشته ‏عمران – محاسبات – پایه 3 سال 1389: آنالیز تیر مثلثی در حالت بالانس، یافتن تار خنثی و ارتفاع ناحیه فشاری تیر بتنی پر فولاد با استفاده از برنامه ماشین حساب

‏1-‏
‎

‎برنامه در اولین صفحه، کلیه محاسباتی رو که ‏میتونه انجام بده بهت نشون میده. در این صفحه ‏با انتخاب شماره مورد نظر به همون بخش ‏مراجعه میشه. مثلا اگه سوال فقط ازت مقدار ‏مساحت فولاد رو میخواد همینجا عدد 3 رو ‏میدی و فقط میری قسمت 3 رو انجام میدی. ‏فقط قبلش یه نگاهی به فرمولش بنداز ببین تمام ‏پارامترها رو داشته باشی. مثلا توی محاسبه ‏مساحت فولاد من باید ارتفاع ناحیه فشاری بتن ‏رو هم داشته باشم. پس اول باید ‏a_b‏ رو داشته ‏باشم. باز میام به فرمول ‏a_b‏ نگاه میکنم میبینم باید ‏x_b‏ هم داشته باشم. پس اول میام گزینه 1 رو ‏انتخاب میکنم. یادت باشه، پارامترهایی که در ‏هر مرحله وارد میکنی در برنامه ذخیره میشه و ‏در مراحل بعدی دیگه ازت اون پارامترها رو ‏نمیگیره تا وقتت بیخودی تلف نشه، بنابراین ‏نگران وقت نباش. اگه خواستی میتونی برای ‏اینجور مسائل از همون اول یه بار مسئله رو به ‏طور کامل آنالیز کنی. ‏
اینجا ما میخوایم سطح آرماتور بالانس رو پیدا ‏کنیم، ولی ‏a_b‏ رو نداریم و برای محاسبه اون هم ‏به ‏x_b‏ نیاز داریم، برای همین گزینه 1 رو انتخاب ‏کردیم.‏

‏2-‏

فرمولهای مختلف محاسبه موقعیت تار خنثی ‏اون پایین بهت داده شده و بر اساس اطلاعاتی ‏که داری و امتحانی که داری میدی میتونی ‏شماره مربوطه رو به برنامه بدی. اگر بر اساس ‏آیین نامه مبحث 9 مقررات ملی سال 1388 ‏مسئله رو حل میکنیم میتونیم از فرمول شماره 1 ‏استفاده کنیم. شماره 1 در واقع همون فرمول ‏شماره 2 هستش با این فرض که ‏εcu‏ بتن برابر ‏‎0.0035‎‏ هستش (که اغلب بتن آرمه ها این ‏کرنش نهایی رو دارن مگه بتنهای با مقاومت ‏خیلی بالا که کمی فرق میکنه) و کرنش فولاد ‏برابر با 200000 مگاپاسکال. اگه توی فرمول 2 ‏این فرضیات رو در نظر بگیریم با ضرب ‏Es.εcu‏ ‏مقدارش میشه 700. اگه بر اساس روش عمومی ‏یا آیین نامه مبحث 9 ویرایش سال 92 داریم ‏محاسبات رو انجام میدیم (یا مثلا آیین نامه آبا یا ‏ACI‏ یا هر آیین نامه دیگه‌ای) میتونیم گزینه 2 ‏یا 3 رو انتخاب کنیم. البته گزینه 1 هم طبق بحثی ‏که شد با فرض ‏εcu‏ بتن برابر ‏‎0.0035‎‏ میشه ‏همون فرمول شماره 2 هستش. به هر حال اینجا ‏چون فرمول 1 سریعتر به جواب میرسه و پارامتر ‏کمتری داره و فرضیاتی هم که گفتیم بر قراره از ‏اون استفاده میکنیم (البته چون میدونیم ‏εcu‏ ‏بتنمون با مقاومت 20 مگاپاسکال طبق جدول ‏‏9-14-1 صفحه 194 مبحث 9 سال 1392 برابر ‏‎0.0035‎‏ هستش). ، ولی اگه داریم برای ‏امتحان پایان‌ترم دانشگاه امتحان میدیم، گزینه 2 ‏یا حالت کلی رو انتخاب میکنیم. گزینه 3 هم ‏وقتی کرنشها رو داشتیم انتخاب میکنیم.‏

‏3-‏

فاصله میلگردها تا فشاری‌ترین تار فشاری رو به ‏برنامه میدیم.‏

‏4-‏

مقاومت مشخصه فولاد رو هم به برنامه میدیم.‏

‏5-‏

اینم موقعیت تار خنثی از بالا یا همون فشاریترین ‏تار بتن.‏

‏6-‏

اینجا برنامه پیغام میده که اگه فاصله تار خنثی ‏مقطعت کمتر از فاصله تار خنثی در حالت ‏بالانسه یعنی مقطعت کم فولاده و اگه بیشتره ‏یعنی پر فولاده.‏

‏7-‏

برنامه میگه بازم میخوای محاسبات دیگه ای ‏انجام بدی؟ میگم آره.‏

‏8-‏

ایندفعه میایم ارتفاع ناحیه فشاری بتن در حالت ‏بالانس رو محاسبه کنیم. پس گزینه 2 رو انتخاب ‏میکنیم.‏

‏9-‏

اگه ضریب بتا رو داشتیمش که واردش ‏میکنیم و اگه مثل اینجا نداشتیم به برنامه ‏میگیم این ضریب رو هم برامون حساب کنه.‏

‏10-‏

مقدار مقاومت فشاری مشخصه بتن رو به برنامه ‏میدیم.‏

‏11-‏

ضریب رو حساب میکنه و میده.‏

‏12-‏

اینم از ارتفاع ناحیه فشاری تیر بتنی مثلثی.‏

‏13-‏

اینجا برنامه پیغام میده که اگه ارتفاع ناحیه ‏فشاری بتن مقطعت کمتر از ارتفاع ناحیه فشاری ‏بتن در حالت بالانسه یعنی مقطعت کم فولاده و ‏اگه بیشتره یعنی پر فولاده.‏

‏14-‏

برنامه میگه بازم میخوای محاسبات دیگه ای ‏انجام بدی؟ میگم آره.‏

 

 

‏15-‏

ایندفعه دیگه میایم مساحت آرماتور کششی در ‏حالت بالانس رو محاسبه کنیم. پس گزینه 3 رو ‏انتخاب میکنیم.‏

‏16-‏

فرمول رو که اون پایین بهت نشون میده. اگه ‏مقدار ‏‎1‎α یعنی ضریب تنش معادل یکنواخت ‏رو داشتیم که به برنامه میدیم و اگه هم مثل اینجا ‏نداشتیم به برنامه میگیم برامون حسابش کنه.‏

‏17-‏

برنامه برامون حسابش میکنه و بهمون میدش.‏

‏18-‏

ضریب جزئی ایمنی بتن رو به برنامه میدیم. در ‏آیین نامه مبحث 9، این مقدار برای بتن درجا ‏‏0.65 هستش که برنامه اون بالا بهت یادآوری ‏کرده. اگه از آیین نامه های دیگه استفاده ‏میکنی (که بعیده) باید یه جورایی با α و φ ‏محاسبه رو میزون کنی چون بعضی آیین نامه ها ‏α‏ ندارن و φ متفاوتی دارن.‏

‏19-‏

 عرض قاعده مقطع رو هم به برنامه میدی.‏

‏20-‏

ضریب جزئی ایمنی فولاد رو به برنامه میدیم. در ‏آیین نامه مبحث 9، این مقدار برای فولاد 0.85 ‏هستش که برنامه اون بالا بهت یادآوری کرده. ‏اگه از آیین نامه های دیگه استفاده میکنی (که ‏بعیده) ممکنه φ متفاوتی داشته باشه.‏

‏21-‏

ارتفاع تیر مثلثی رو هم به برنامه میدیم.‏

‏22-‏

اینم از مساحت فولاد کششی تیر مثلثی. حالا ‏میریم توی گزینه ها نگاه میکنیم میبینیم ‏هیچ گزینه‌ای نیست! ای وای یعنی برنامه ‏داره اشتباه جواب میده؟! نه عزیزم برنامه ‏کارش درسته، این سوال یکی از سوالات ‏مورد دار آزمون سال 1389 بوده. به نظر ‏میرسه طراح مقدار ‏a_b‏ رو برابر ‏x_b‏ در نظر ‏گرفته و بر اساس ‏x_b‏ مقدار ‏A_sb‏ رو حساب ‏کرده! اگه میخوای میتونی از برنامه خارج ‏بشی و دوباره برنامه رو اجرا کنی و مستقیم ‏بری گزینه 3 رو انتخاب کنی و بجای ‏a_b‏ ‏مقدار محاسبه شده در ‏x_b‏ رو به برنامه بدی ‏تا گزینه 4 رو جواب بگیری! (خیلیم این ‏آزمونای نظام مهندسی استاندارد نیستا!)‏

‏23-‏

اینجا بهت یادآوری میکنه که اگه فولادت کمتر ‏از فولاد بالانس باشه یعنی تیرت کم فولاده و ‏اگه بیشتر باشه تیرت پر فولاده ضمنا باید در ‏طراحی درصد فولاد مقطعت رو به ‏‎2.5‎‏ درصد ‏محدود کنی.‏

‏24-‏

برای این سوال کارمون با برنامه تموم شده و ‏میتونیم از برنامه بیایم بیرون ولی برای اینکه ‏آموزش کامل بشه بقیه گزینه ها رو هم ‏انتخاب میکنیم تا با قابلیتهای برنامه آشنا ‏بشین.‏

‏25-‏

ایندفعه میخوایم درصد فولاد کششی مقطع در ‏حالت بالانس رو محاسبه کنیم.‏

‏26-‏

اینم درصد فولاد کششی بالانس مقطع.‏

‏27-‏

اینجا بهت یادآوری میکنه که اگه درصد ‏فولادت کمتر از درصد فولاد بالانس باشه یعنی ‏تیرت کم فولاده و اگه بیشتر باشه تیرت پر ‏فولاده.‏

‏28-‏

اینجا بهت یادآوری میکنه که باید در طراحی ‏درصد فولاد مقطعت رو به ‏‎2.5‎‏ درصد محدود ‏کنی و خودش چک میکنه و وضعیت تیرت رو ‏بهت میگه. اینجا گفته نگران این حالت نباش، ‏ردیفه!‏

‏29-‏

به برنامه میگیم بازم محاسبات داریم.‏

‏30-‏

ایندفعه میخوایم لنگر خمشی قابل تحمل ‏مقطع در حالت بالانس رو محاسبه کنیم.‏

‏31-‏

اینم از لنگر خمشی قابل تحمل مقطع در ‏حالت بالانس.‏

‏32-‏

ایندفعه دیگه به برنامه یه خسته نباشی میگیم ‏و میگیم نه قربون دستت. یه استراحتی بکن ‏تا من سوال بعدی رو بخونم!‏

 

موفق باشی