روش حالت حدی و روش تنش مجاز و تفاوت آنها
روش حالت حدی و روش تنش مجاز و تفاوت آنها
در این پست برای شما همراهان گروه مهندسی فراعمران ابتدا به معرفی روش تنش مجاز و روش حالت حدی LRFD می پردازیم
سپس در پایان تفاوت های دو روش ذکر شده را بررسی می نماییم، بنابراین با گروه مهندسی فراعمران همراه باشید.
روش تنش مجاز
روش تنش مجاز، قدیمی ترین روش طراحی است. این روش مبتنی بر تئوری الاستیک است و در آن فرض میشود که هم فولاد و هم بتن الاستیک هستند
و از قانون هوک پیروی می کنند. این بدان معناست که تنش رابطه مستقیمی با کرنش تا نقطه فروپاشی دارد.
تنش های مجاز مواد طبق تئوری الاستیک و این فرض که اتصال بین فولاد و بتن بدون نقص است؛ به دست می آیند.
اساس روش تنش مجاز این است که حتی در بدترین حالت ترکیب بار، تنش های مجاز در هیچ نقطه ای از سازه از مقادیر معلوم تجاوز نکنند.
در این روش مقاومت نهایی بتن و مقاومت تسلیم شدگی یا 2 درصد از تنش طراحی (تنش معیار) فولاد بر ضرایب ایمنی تقسیم می شوند تا تنش های مجاز به دست آیند.
در این ضرایب ایمنی، عدم قطعیت ها در مراحل ساخت و تولید این مصالح لحاظ شده اند.
طبق IS456، ضریب ایمنی 3 برای تنش های فشاری و خمشی بتن و 1.78 برای مقاومت تسلیم/طراحی فولاد استفاده می شود.
پیشنهاد مطالعه : روش های تحلیل سازه ها مطابق با استاندارد 2800
معایب روش تنش مجاز
اصلی ترین معایب روش تنش مجاز در طراحی عبارت اند از:
1 . در این روش فرض می شود که بتن الاستیک است. این در حالی است که این فرض درست نیست. دلیل این است که بتن حتی تحت تنش های کم هم، رفتاری غیر الاستیک دارد.
2 . در این روش از ضرایب ایمنی تنها برای تنش ها استفاده می شود (برای بارها ضریب ایمنی نداریم)؛
بنابراین در این روش حاشیه ایمنی درستی با در نظر داشتن بارها حاصل نمی شود. دلیل این است که ما از بارهای ناشی از شکست اطلاعی نداریم.
3 . در این روش از هیچ ضریب ایمنی برای بارها استفاده نمی شود. این بدان معناست که هیچ قانونی برای لحاظ کردن عدم قطعیت ها در برآورد بارها وجود ندارد.
4 . در این روش انقباض و خزش وابسته به زمان و ذات پلاستیکی مواد لحاظ نمی شوند.
5 . در این روش مقاطعی طراحی می شوند که مقرون به صرفه نخواهند بود.
6 . در این روش توجهی به شرایط حادث شده هنگام فروریزش نمی شود.
روش تنش مجاز بسیار ساده و قابل اعتماد است اما طبق IS456:2000،
روش تنش های مجاز تنها در صورتی استفاده می شود که کاربرد روش حالت حدی برای طراحی ممکن نباشد.
روش تنش مجاز، روشی پایه است و اطلاعات آن برای درک مفاهیم در طراحی ضروری محسوب می شود.
روش طراحی حالت حدی
حالت حدی، منطقی ترین روشی است که در آن مقاومت نهایی سازه و همچنین الزامات بهره برداری در نظر گرفته شده است.
این روش ترکیبی از روش های تنش مجاز و بار نهایی در طراحی است.
این روش مبتنی بر مفهوم ایمنی تحت بارهای نهایی (روش بار نهایی) و قابلیت بهره برداری تحت بارهای مجاز (روش تنش مجاز) است.
دو حالت حدی مهم وجود دارد که باید در طراحی لحاظ شوند:
1 . حالت حدی فروریزش
2 . حالت حدی بهره برداری
روش حالت حدی فروریزش
این حالت حدی با مقاومت سازه در ارتباط است و به انواع زیر تقسیم میشود:
1 . حالت حدی فروپاشی در خمش
2 . حالت حدی فروپاشی در فشار
3 . حالت حدی فروپاشی در برش
4 . حالت حدی فروپاشی در پیچش
روش حالت حدی بهره برداری
این حالت حدی مرتبط با الزامات بهره برداری مثل تغییر شکل، ترک خوردگی و غیره می شود. حالت حدی بهره برداری به انواع زیر تقسیم می شود:
1 . حالت حدی تغییر شکل
2 . حالت حدی ترک خوردگی
3 . حالت حدی ارتعاش
این روش مبتنی بر تغییرات احتمالی بارها و خواص مواد است. روش حالت حدی ، عدم قطعیت های مرتبط با بارها و خواص مواد را در نظر می گیرد؛
بنابراین از ضرایب نسبی ایمنی برای به دست آوردن بارها و تنش های طراحی استفاده می شود. روش حالت حدی مبتنی بر برآوردها است.
این روش برخلاف روش تنش مجاز است که در آن فرض می شود بارها، ضرایب ایمنی و تنش مصالح دقیقاً مشخص هستند.
در روش حالت حدی، ضرایب نسبی ایمنی با استفاده از آمار و احتمال به دست می آیند. ضرایب ایمنی برای ترکیب های مختلف بار، متفاوت هستند.
از این رو، طراحی به روشی منطقی تر و علمی تر صورت می گیرد.
تفاوت روش تنش مجاز با روش حالت حدی LRFD
منبع :
از مقالات تحلیلی گروه آموزشی 808، ترجمه توسط بهاره بهرامی
