1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…
فصل اول کتاب مقاومت مصالح بیر جانسون با عنوان مقدمه – مفهوم تنش در 7 آموزش بررسی شده است. این آموزش بخش هفتم از این فصل می‌باشد. در این آموزش درباره نکات طراحی و تعیین ضریب اطمینان در مقاومت مصالح بیر جانسون توضیح داده شده است. بخش ششم آموزش مقاومت مصالح تنش در شرایط بارگذاری عمومی، مولفه‌های تنش می‌باشد.
2- نکات طراحی
تعیین مقاومت نهایی مصالح:
تنش نهایی عمودی که باعث گسیختگی در عضو می‌شود σU و تنش نهایی برشی که باعث گسیختگی در عضو می‌شود τU نامیده می‌شود. تنش نهایی عمودی با آزمایش بارگذاری محوری و تنش نهایی برشی با آزمایش پیچش تعیین می‌گردد. این تنش‌ها را مقاومت نهایی مصالح نیز می‌نامند.
بار مجاز (بار بهره برداری – بار طراحی) و تنش مجاز، ضریب ایمنی:
بار مجاز حداکثر باری است که یک عضو مجاز به تحمل آن است. تنش مجاز، حداکثر مقدار تنشی است که در عضو مجاز هستیم به آن برسیم. تنش عمودی مجاز σall و تنش برشی مجاز τall می‌باشد. برای اطمینان از عملکرد ایمن عضو ضریب اطمینان را به صورت زیر تعریف می‌کنیم.
انتخاب ضریب اطمینان مناسب:
اگر ضریب اطمینان بیش از حد کوچک باشد احتمال شکست عضو افزایش می‌یابد (کاهش ایمنی) و اگر بیش از حد بزرگ باشد طرح غیر اقتصادی یا غیر عملی می‌شود. بنابراین برای انتخاب ضریب اطمینان به نکات زیر توجه کنید.
- عدم قطعیت در رفتار مصالح (آزمایشات)
- عدم قطعیت در مقدار بارهای وارده
- عدم قطعیت در تحلیل به دلیل فرضیات ساده سازی
- کاهش مقاومت مصالح در طول زمان (خوردگی-فرسودگی-خزش-خستگی)
- نوع گسیختگی (مصالح ترد یا انعطاف پذیر)
- اهمیت عضو در سازه
- میزان اهمیت خود سازه
ضریب اطمینان لازم در مشخصات فنی طرح مشخص می‌شود و یا از آیین نامه ها قابل برداشت است.
- آیین نامه فولاد: AISC
- آیین نامه بتن: ACI
- آیین نامه چوب: AFPA
- آیین نامه پل‌های بزرگراهی: AASHTO
طراحی براساس ضریب بار و مقاومت:
در طراحی به روش تنش مجاز (ASD) تمامی عدم قطعیت‌ها در یک ضریب ایمنی منفرد گنجانده می‌شود. در حالی که در طراحی براساس ضریب بار و مقاومت (LRFD) عدم قطعیت‌های مختلف ضرایب متفاوتی دارند. به طور مثال در رابطه زیر برای این روش داریم:
3- مسئله 2
برای فهم بهتر پاسخ سوالات به ویدیو مراجعه کنید.
به دستک نشان داده شده ABC دو نیرو وارد می‌شود.
الف) با توجه به آنکه میله‌ی AB باید از فولاد با تنش عمودی نهایی 600MPa ساخته شود، قطر میله را طوری تعیین کنید که ضریب ایمنی در برابر گسیختگی 3/3 باشد.
ب) پین نقطه‌ی C از فولادی با تنش برشی نهایی 350MPa ساخته می‌شود. قطر پین C را طوری تعیین کنید که ضریب ایمنی برش نیز 3/3 باشد.
ج) با توجه به تنش تکیه‌گاهی مجاز 300MPa فولاد مورد استفاده، ضخامت لازم تکیه‌گاه دستکی را در نقطه C تعیین کنید.
ابتدا با رسم دیاگرام آزاد عکس العمل تکیه‌گاهی C محاسبه می‌شود.
الف)
ب) پین در برش مضاعف است.
ج) براساس محاسبه تنش لهیدگی داریم:
