مجموعه فرمول های مهندسی عمران

این کتاب با عنوان مجموعه فرمول های مهندسی عمران، به منظور ارائه فرمول های اساسی مربوط به این رشته، که به طور وسیع در طراحی پروژه های مختلف عمرانی مورد استفاده قرار می گیرند، تهیه شده است. در این مجموعه، فرمول های کاملا کاربردی، در اختیار دانشجویان، طراحی و متقاضیان شرکت در آزمونهای نظام مهندسی قرار گرفته است تا بدین وسیله نیاز مراجعه به کتابهای مرجع و حجیم بر طرف گردد و طراح بتواند با سرعت عمل بیشتری پروسه طراحی خود را انجام دهد. لذا استفاده از این کتاب باعث صرفه جویی در زمان و نیز افزایش سرعت طراحی خواهد شد.

پیشگفتار
با توجه به گستردگی فرمول‌ها و مباحث رشته مهندسی عمران، تفکیک جداگانه فرمول‌های مربوط به شاخه‌های مختلف این رشته امری ضروری به نظر می‌رسد.
در این کتاب به بحث‌های مختلفی از جمله بتن، سازه و ساختمان، تیرها، ستون‌ها، پل‌ها و کابل معلق پرداخته شده است، که مهندسین عمران، طراحان و نیز دانشجویان محترم به‌منظور تسهیل در انجام مراحل طراحی، برآورد و نیز ساخت می‌توانند از آن بهره گیرند.
با ارائه این کتاب که بر اساس آئین‌نامه‌های معتبر جهانی از جمله ACI و AISC تهیه شده است می‌توان به آسانی و با سرعت عمل بیشتری به مباحث طراحی پرداخت که این خود در نتیجه تفکیک فرمول‌های مربوط به هر بخش میسر گردیده است.
این کتاب ترجمه بخشی از کتاب Civil Engineering Formulas انتشارات Mc Graw Hill می‌باشد.

شهروز وکیلی
تابستان 1392

 فهرست مطالب
 

فصل 1 فرمولهای بتن (Concrete Formulas) 1

1.1 نسبت آب به سیمان 2
1.2 حجم مخلوط بتن (Mix Concrete Volume) 2
1.3 مدول الاستیسیته بتن(Modulus of Elasticity of Concrete) 2
1.4 مقاومت کششی بتن (Tensile Strength of Concrete) 3
1.5 فولاد تقویتی (Reinforcing Steel) 3
1.6 تیرهای پیوسته (ممتد) و دالهای یکطرفه 4
1.7 نیروهای برشی (Shear Forces) 5
1.8 عکس العمل‌های انتهائی (End Reactions) 5
1.9 روش‌های طراحی تیرها، ستونها و دیگر اعضای سازه‌ای 5
1.10 بررسی تنش‌ها در تیر 8
1.11 برش و کشش مورّب در تیرها 9
1.12 اتصال و مهار میلگردهای تقویتی 10
1.13 ستون‌ها 11
1.14 ستون‌های کوتاه به همراه خاموت (Tie) 12
1.15 ستون‌های بلند 12
1.16 ترکیب خمش و فشار 13
1.17 ویژگی‌های بتن سخت شده 14
1.18 طول‌گیرایی کششی 15
1.19 طول‌گیرایی فشاری 16
1.20 کنترل ترک در اعضای خمشی 17
1.21 مقاومت مورد نیاز 17
1.22 محاسبات تغییر مکان (خیز) و ضوابط تیرهای بتنی 18
1.23 طراحی بر مبنای مقاومت نهائی- در تیرهای مستطیلی شکل که در آنها تنها از آرماتورهای کششی استفاده شده است 18
1.24 میلگردگذاری متوازن (Balanced Reinforcement) 19
1.25 ظرفیت لنگر (Moment Capacity) 19
1.26 میلگردگذاری برشی (Shear Reinforcement) 20
1.27 میلگردگذاری کششی 21
1.28 میلگردها و قلابها Bars) (Hooks & 22
1.29 طراحی بر اساس تنش مجاز در تیرهای مستطیلی شکل که در آنها فقط از میلگرد کششی استفاده شده است 22
1.30 لنگر خمشی مجاز (Allowable Bendig Moment) 23
1.31 برش مجاز (Allowable Shear) 23
1.32 طراحی بر اساس روش مقاومت نهائی در تیرهای مستطیلی شکل با میلگردهای فشاری 25
1.33 طراحی بر اساس تنش مجاز در تیرهای مستطیلی با میلگردهای فشاری 25
1.34 استفاده از روش طراحی بر مبنای مقاومت نهائی در تیرهای و شکل 27
1.35 استفاده از روش طراحی بر مبنای تنش مجاز در تیرهای و شکل 29
1.36 استفاده از روش طراحی بر مبنای مقاومت نهائی برای پیچش 30
1.37 استفاده از روش طراحی بر مبنای تنش مجاز برای پیچش 32
1.38 دال تخت یا دال قارچی (Flat Slab) 32
1.39 دال تخت بی سرستون (Flat-Plate Slab) 34
1.40 برش در دالها 35
1.41 لنگرهای ستون 36
1.42 مارپیچ‌ها (Spirals) 37
1.43 قابهای مهاربندی شده و غیرمهاربندی شده 38
1.44 دیوارهای باربر 38
1.45 دیوارهای برشی 39
1.46 دیوارهای حائل ثقلی بتنی 41
1.47 دیوارهای حائل طره 44
1.48 پی‌دیواری 46

فصل 2 فرمول‌های سازه و ساختمان(Building & Structures Formulas) 49

2.1 طراحی بر اساس ضریب بار- مقاومت جهت کنترل برش در ساختمانها 50
2.2 کاربرد روش طراحی بر اساس تنش مجاز در ستونهای ساختمان 51
2.3 کاربرد روش طراحی بر اساس ضریب بار- مقاومت در ستون ساختمانها 52
2.4 کاربرد روش طراحی بر اساس تنش مجاز در تیرهای ساختمانی 53
2.5 استفاده از روش طراحی بر اساس ضریب بار- مقاومت برای تیرهای ساختمانی 55
2.6 استفاده از روش طراحی براساس تنش مجاز برای برش در ساختمانها 59
2.7 تنش در پوسته‌های نازک (Thin Shells) 61
2.8 صفحات باربر (Bearing Plates) 61
2.9 بیس پلیت‌های ستون 62
2.10 تیرورقها (Plate Girders) 36
2.11 تغییر مکان دیوارهای برشی و قابهای عرضی 65
2.12 فشار محوری ترکیب شده یا خمش و کشش 66
2.13 قرارگیری جان در معرض بارهای متمرکز 67
2.14 طراحی سخت‌کننده‌های تحت بار 69
2.15 ساخت ترکیبی (Composite Construction) 71
2.16 تعداد اتصال دهنده‌های مورد نیاز در ساختمانها 72

فصل 3 فرمول‌های مربوط به ستونها (Column Formulas) 75

3.1 طراحی ستون‌های بتنی بر اساس مقاومت نهائی 76
3.2 حالات خاص میلگردگذاری 78
3.3 مقاومت ستون، در صورتیکه فشار حکمفرما باشد 78
3.4 ستون‌های دایره‌ای شکل (Circular Columns) 79
3.5 ستون‌های کوتاه (Short Columns) 79
3.6 ستون باریک (Slender Column) 80
3.7 طراحی بر اساس بار مجاز در ستون‌های آلومینیومی 80
3.8 کمانش خمشی الاستیک ستونها 81
3.9 طراحی صفحه ستون (Base Plate) 84
3.10 ستون‌های تحت بارهای گریز از مرکز 85

فصل 4 مجموعه‌ فرمول‌های مهندسی عمران فرمول‌های تیر (Beam formulas) 91

4.1 تیرهای پیوسته (Continuous Beams) 93
4.2 مقاومت نهائی تیرهای پیوسته (ممتد) 128
4.3 نظریه مکس ولز (Maxmell`Theorem) 133
4.4 نظریه کاستاگلیانو (Castiglianu`s Theorem) 134
4.5 تیرهای با مقاومت یکسان 134
4.6 بارهای مجاز انواع مختلف تیرها 135
4.7 بارهای متحرک و متناوب 135
4.8 تیرهای منحنی شکل (Curved Beams) 147
4.9 تیرهای منحنی شکل با خروج از مرکزیت 150
4.10 کمانش جانبی الاستیک تیرها 151
4.11 بارهای خمشی و محوری مرکب 154
4.12 خمش نامتقارن (unsymmetrical Bending) 155
4.13 بارگذاری خارج از مرکز (Eccentric loading) 155
4.14 زمان تناوب ارتعاش و فرکانس تیرهای منشوری 157
4.15 پیچش در اعضای سازه‌ای 158
4.16 انرژی کرنشی در اعضای سازه‌ای 158
4.17 لنگرهای گیرداری در تیرها 161

فصل 5 فرمول‌های پلها و کابل معلق 163

5.1 طراحی مقاومت برشی پلها 164
5.2 طراحی ستون‌های پل به روش تنش مجاز 164
5.3 طراحی ستون‌های پل به روش ضریب بار- مقاومت 165
5.4 دیگر فرمول‌های مربوط به ستون پل‌ها 166
5.5 استفاده از روش طراحی براساس تنش مجاز در تیرهای پل 168
5.6 استفاده از سخت کننده‌ها در شاه تیرهای پل 169
5.7 سخت کننده‌های طولی 170
5.8 شاه تیرهای دو جنسی پل 171
5.9 طراحی تیرهای پل به روش ضریب بار 171
5.10 سخت کننده‌های پل 173
5.11 ساخت ترکیبی (کامپوزیت) پل‌های آزاد راهها 173
5.12 تعداد اتصال دهنده‌ها در پل 177
5.13 طراحی برشی پلها براساس روش طراحی تنش مجاز 178
5.14 حداکثر نسبت عرض/ ضخامت در اعضای فشاری پلها 179
5.15 کابل‌های معلّق 179
5.16 شکم دادگی زنجیروار کابل و فاصله بین تکیه‌گاهها 182
5.17 روابط کلی کابل‌های معلق 182

منابع و مراجع 191
فهرست الفبایی