مقاله تحلیلی: چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

مقاله تحلیلی: چرا دهانه‌های کوتاه‌تر طراحی بحرانی‌تری در دال‌ها دارند؟

مقدمه

دال یک عضو سازه‌ای است که عمق آن بسیار کوچک‌تر از ابعاد جانبی آن است. این المان تکیه‌گاه مناسبی برای بارها ایجاد کرده و ممکن است روی تیرها، ستون‌ها، دیوارها یا مصالح بنایی قرار گیرد. اگر دال در دو طرف دارای تکیه‌گاه باشد، آن را دال یک‌طرفه می‌نامیم چراکه بارها در جهت عمود بر تیرها به دال اعمال می‌شوند.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 اما اگر یک دال در هر چهار طرف دارای تکیه‌گاه و نسبت طول به عرض آن بزرگ‌تر از 2 باشد، بخش زیادی از بار در جهت کوتاه‌تر به تیرهای تکیه‌گاهی منتقل می‌شود و در عمل باوجود اینکه تکیه‌گاه در هر چهار طرف دال وجود دارد، دال عملکردی یک‌طرفه خواهد داشت. عملکرد سازه‌ای دال‌های یک‌طرفه را می‌توان به‌صورت سطوح تغییر شکل داده نشان داد. می‌توان آن را تقریباً یک سطح استوانه‌ای در نظر گرفت که انحنا و لنگر خمشی آن موازی وجه کوتاه یعنی Lx است. دال معمولاً به‌صورت یک نوار تحلیل‌شده و ممان خمشی، نیروهای برشی و آرماتورهای آن تعیین می‌شود.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 در بسیاری از شرایط طراحی، دال‌های مستطیلی ابعادی دارند که در آن نسبت طول بلندتر بیش از دو برابر طول کوتاه‌تر آن است و تکیه‌گاه‌ها به صورتی هستند که باعث ایجاد عملکرد دوطرفه می‌شوند. بعد از بارگذاری این قبیل دال‌ها بیش‌تر به شکل یک بشقاب خمیده می‌شوند تا یک استوانه؛ یعنی هر نقطه از دال در هر دو جهت اصلی خم شده و از آنجایی که لنگرهای خمشی متناسب با انحناها هستند، لنگرها نیز در هر دو جهت وجود دارند.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

برای مقاومت در برابر این لنگرها، دال باید در هر دو جهت حداقل دارای دو لایه آرماتور عمود بر هم باشد که تا لبه‌های دال امتداد یافته‌اند. دال باید به نحوی طراحی شود که بار به‌صورت متناسب در دو جهت به اشتراک گذاشته شود.

چرا دهانه‌های کوتاه؟

وقتی یک دانشجوی مهندس عمران وارد کلاس طراحی سازه می‌شود، به او گفته خواهد شد که دهانه‌های کوتاه‌تر در طراحی دال‌ها بحرانی‌تر هستند. معمولاً این جمله باعث تعجب دانشجویان می‌شود زیرا به نظر می‌رسد که دهانه‌های بزرگ‌تر باید بحرانی‌تر باشند. در اینجا به دلایل ساده‌ای برای بحرانی‌تر بودن دهانه‌های کوچک‌تر اشاره می‌کنیم.

1- روش تغییر شکل نوار مرکزی

این مفهوم نشان‌دهنده این است که بار منتقل‌شده به دهانه کوچک‌تر بزرگ‌تر از بار منتقل‌شده به دهانه‌های بزرگ‌تر است.

عملکرد دوطرفه دال زیر را در نظر بگیرید:

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 نوار مرکزی مشخص‌شده با رنگ قرمز را در نظر بگیرید. باکمی توجه متوجه خواهید شد که در نقطه تقاطع نوارها، تغییر شکل برابر است.

مقدار نیروی یکنواخت روی نوار بزرگ‌تر راq_y در نظر بگیرید.

مقدار نیروی یکنواخت روی نوار کوچک‌تر راq_x در نظر بگیرید.

پس می‌توانیم بگویم:

تغییر شکل در مرکز برابر است با  w = 5qyLy4/384EI = 5qxLx4/384EI

5qyLy4/384EI = 5qxLx4/384EI

qyLy4 = qxLx4

از روابط فوق می‌توان ثابت کرد که:

qx/qy = Ly4 / Lx4

از آنجا که Ly > Lx، می‌توانیم بپذیرم که بار در دهانه کوچک‌تر بزرگ‌تر از بار در دهانه بزرگ‌تر است.

این یک ساده‌سازی از رفتار دال‌هاست.

2- روش خط تسلیم

روش خط تسلیم برای تعیین حالت حدی دال‌ها با در نظر گرفتن خطوط تسلیم که در مکانیزم فروریختن دال اتفاق می‌افتد، ایجاد شد. خطوط تسلیم از گوشه‌ها شروع شده، یک زاویه 45 درجه می‌سازند و سرانجام به هم می‌رسند. این خطوط تسلیم معمولاً نشان‌دهنده این هستند که بارهای ذوزنقه‌ای به تیر تکیه‌گاهی بلندتر دال و بارهای مثلثی به تیر تکیه‌گاهی کوتاه‌تر دال منتقل می‌شوند.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 فرض کنید که دال تحت بار فشار واحد است ( kN/m2)

Ly = 6m

Lx = 5m

مساحت ذوزنقه = 8.6825 متر مربع

مساحت مثلث = 6.316 متر مربع

بنابراین؛

نیروی موازی دهانه کوتاه Px = 2 × 8.6825m2 × 1 kN/m2 = 17.365 kN

نیروی موازی دهانه بلند Py = 2 × 6.316m2 × 1 kN/m2 = 12.632 kN

بار کل روی دال =  30 کیلونیوتن

بنابراین می‌توانید ببینید که چرا دهانه‌های کوتاه‌تر بار سنگین‌تری را متحمل می‌شوند.

3- آنالیز المان محدود

اجازه دهید دال بررسی‌شده را با استفاده از تحلیل اجزای محدود در برنامه Staad Pro بررسی کنیم.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 فرض کنید که این دال تحت بار فشاری واحد قرار دارد (1 kN/m2)

Ly = 6m

Lx = 5m

ضخامت دال = 150mm

v = 0.2

E = 21.7 kN/mm2

طبق نتایج حاصل‌شده همان‌طور که در شکل زیر می‌بینید، لنگر خمشی موازی دهانه کوتاه است.

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 در جهت بزرگ‌تر هم؛

چرا دهانه‌ های کوتاه‌ تر طراحی بحرانی‌ تری در دال‌ ها دارند؟

 اگر به نتایج فوق نگاه کنید، لنگرهای موازی دهانه کوتاه بحرانی‌تر از لنگرهای موازی دهانه بزرگ‌تر هستند.

نتیجه‌گیری

بار منتقل‌شده به سمت دهانه کوتاه‌تر دال سنگین‌تر از بار منتقل‌شده به دهانه بزرگ‌تر آن است. برای دال یک‌طرفه، دال به‌عنوان یک تیر با عرض واحد تحلیل می‌شود و آرماتورهای اصلی به‌صورت موازی با دهانه کوتاه‌تر قرار داده می‌شوند. این در حالی است که آرماتورهای توزیع به‌صورت موازی با دهانه طولانی‌تر تعبیه می‌شوند. از حداقل فولاد می‌توان به‌عنوان آرماتورهای توزیع استفاده کرد؛ اما در دال دوطرفه که باید مقاومت در دو جهت اصلی تأمین شود، آرماتورهای اصلی در پایین، موازی دهانه کوتاه‌تر قرار می‌گیرند و آرماتورهای توزیع که روی ردیف آرماتورهای اصلی در پایین قرار دارند، موازی دهانه بزرگ‌تر خواهند بود.

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.

PDF

برای مشاهده کامل این محتوا می بایست مبلغ مورد نیاز را از اعتبار خود پرداخت کنید

برای کاربران ویژه رایگان است

نوع فایل دریافتی :
PDF
اعتبار مورد نیاز : 500 تومان
500 تومان
پرداخت 500 تومان و مشاهده محتوا
درباره نویسنده
عکس‌های baharehbl328

بهاره بهرامی

فارغ التحصیل مهندسی مدیریت پروژه. علاقه مند به زبان انگلیسی و ترجمه به خصوص به متون تخصصی عمران و معماری. سرپرست تیم مترجمین 808 و پشتیبان محتوای سایت.
سوالات مرتبط
عکس کاربر
2پاسخ
نحوه طراحی فونداسیون در Etabs2016
باسلام با توجه به امکان طراحی دالها در ایتبس ۲۰۱۶ خواستم ببینم آیا امکان طراحی فونداسیون با استفاده از etabs2016 وجود دارد. در صورت مثبت بودن، اتصال پای ستون ها به چه صورت خواهد بود و چه درجات آزادی را باید در پای ستون ها در نظر بگیرم. برای در نظر گرفتن تاثیر سختی دیوارهای برشی بر فونداسیون و در نظر گرفتن اندر کنش بین فونداسیون و دیوار ایا طراحی فونداسیون با ایتبس دقیق تر از سیف نیست؟ با تشکر
عکس کاربر
0پاسخ
چگونگی تعیین و محاسبه درجه هیدراسیون بتن (آلفا)
با سلام خدمت دوستان.سه روش برای محاسبه درجه هیدراسیون بتن (آلفا) وجود دارد اگر کسی از دوستان اطلاعاتی در این زمینه دارد یا میتواند بنده رو به مقاله یا رفرنسی ارجاع دهد ممنون میشوم. با سپاس فراوان
ورود به بخش پرسش و پاسخ
  • برای ارسال دیدگاه وارد شوید یا ثبت نام کنید .
  • Comments

    در دانشنامه 808 بیشتر بخوانید ...

    تقویم آموزشی

    8 ارديبهشت 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    10 ارديبهشت 1398
    بخش مهندسی راه، ساختمان و محیط زیست دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز
    10 ارديبهشت 1398
    گروه طرح و ساخت مهرگان
    11 ارديبهشت 1398
    سازمان نظام مهندسی استان آذربایجان شرقی
    12 ارديبهشت 1398
    موسسه 808
    31 ارديبهشت 1398
    دانشگاه جامع علمی کاربردی سازمان همیاری شهرداری ها
    20 خرداد 1398
    انجمن سازه‌های فولادی ایران
    30 خرداد 1398
    دبیرخانه دائمی کنفرانس
    25 تير 1398
    دانشگاه ارومیه - انجمن آبخیزداری ایران
    20 آبان 1398
    پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

    موسسه 808 نماینده موسسات جهانی در ایران

    پکیج استثنایی 808