کتاب طراحی سازه های فولادی (جلد دوم) - اکبر

کتاب طراحی سازه های فولادی (جلد 2) «طراحی خمیری و لرزه ای» تالیف دکتر حبیب الله اکبر توسط انتشارات سیمای دانش به چاپ رسیده است.

کتاب طراحی سازه های فولادی تألیف دکتر حبیب الله اکبر توسط انتشارات سیمای دانش به چاپ رسیده است. در این کتاب، روابط و دستورالعمل های آیین نامه AISC با استفاده از دو روش طراحی ضرایب بار و مقاومت (LRFD) و روش مقاومت مجاز (ASD) مورد بحث و بررسی قرار می گیرند و با حل مثال های عددی توضیح داده می شوند. در نگارش این اثر، سعی گردیده تا مسائل کاربردی بیشتر مورد توجه قرار گیرد و از بحث پیرامون مسائل صرفاً تئوریک پرهیز شود. توضیحات هر بخش همراه با مثال های عددی ارائه شده است تا خواننده جزئیات مباحث مطرح شده را با حل مثال و به صورت عملی تجربه نماید. هم چنین در انتهای هر فصل، تمرین هایی جهت استفاده ی هر چه بیشتر خوانندگان ارائه گردیده است. این کتاب جلد اول از مجموعه ی "طراحی سازه های فولادی" است که مشتمل بر هشت فصل می باشد:  1- مقدمه  2- اعضای کششی   3- اعضای تحت اثر نیروی محوری فشاری –ستونها  4- اعضای خمشی – تیرها  5- اعضای تحت اثر تنش های ترکیبی و پیچش  6 - اتصالات جوشی  7 - اتصالات پیچی  8 - اعضای فولادی در ترکیب با بتن

فصل اول به بیان برخی از مهم ترین مزایای سازه های فولادی می پردازد. فصل دوم اعضای تحت اثر نیروی محوری کششیِ ارائه شده در فصل D آیین نامه AISC را مورد بررسی قرار می دهد. فصل سوم به تشریح اعضای تحت اثر نیروی محوری فشاری که ضوابط آن در فصل E آیین نامه AISC ارائه گردیده، می پردازد. فصل چهارم اعضای تحت اثر تنش خمشی را مورد بحث قرار می دهد. ضوابط اعضای خمشی در فصل F آیین نامه AISC آمده است. اعضای خمشی یا تیرها به اعضایی می گویند که در جهت عرضی بارگذاری شده باشند، به گونه ای که پیچش در عضو ایجاد نشود. فصل پنجم به بررسی ترکیب دو یا بیشتر از تنش های بحث شده در فصول قبل، و هم چنین در ترکیب با پیچش و پیچش به تنهایی می پردازد. ضوابط تنش های ترکیبی و پیچش در فصل H آیین نامه AISC ارائه شده اند. فصل ششم مباحث مربوط به اتصالات جوشی که در فصل J آیین نامه AISC ارائه شده، را توصیف می کند. نحوه ی اتصال قطعات به یکدیگر و طراحی اتصالات بخش مهمی از طراحی سازه های فولادی است که می تواند اثرات تعیین کننده ای بر سرعت ساخت و نصب قطعات و در نتیجه اقتصاد طرح داشته باشد. فصل هفتم ضوابط اتصالات پیچی را مطرح می سازد. اعضای فولادی در برخی موارد به صورت ترکیب با بتن یا بتن آرمه مورد استفاده قرار می گیرند که فصل هشتم مفصلاً به تشریح این ترکیبات می پردازد.

برشی از متن کتاب

فصل 1: مقدمه سازه های فولادی از مزایای زیادی برخوردارند که برخی از مهم ترین آنها به شرح زیر می باشند:

• مقاومت بالای فولاد در مقایسه با وزن آن که امکان استفاده از آن را در سازه های با دهانه های

بزرگ و ساختمانهای مرتفع میسر می سازد. سبکی وزن فولاد، علاوه بر کاهش وزن مرده سازه، سبب کاهش نیروهای ناشی از زلزله نیز می شود.

• خواص یکنواخت فولاد که موجب افزایش اعتماد به آن و در نتیجه امکان استفاده از ضریب

اطمینان کمتر در طراحی سازه های فولادی می گردد. سازه های فولادی معمولا از قوانین ارتجاعی پیروی می کنند و مفروضات مورد استفاده در طراحی به مقدار زیادی با رفتار واقعی سازه مطابقت دارند.

• قابلیت جوش پذیری فولاد و امکان تغییر و تبدیل و تقویت سازه که موجب اطمینان خاطر

طراح در مورد تغییرات احتمالی پس از اجرا می شود. شرایط آسان ساخت و نصب قطعات فولادی و امکان استفاده از قطعات پیش ساخته و اتصالات پیچ و مهره ای که سبب تسریع در اجرا و در نتیجه امکان بازگشت سرمایه در زمان کوتاهتری می گردد.

• دوام سازه های فولادی که در صورت نگهداری مناسب از آنها، برای مدت های طولانی قابل بهره برداری می باشند.
• قابلیت شکل پذیری سازه های فولادی که سبب جذب انرژی و در نتیجه امکان حمل بارهای

دینامیکی و ضربه ای می گردد. این قابلیت سبب رفتار بهتر سازه در حالت نهایی و جلوگیری از شکست های ناگهانی نیز می شود. سازه های فولادی نقاط ضعفی نیز دارند که مهم ترین آنها به شرح زیر می باشند:

• تغییر خواص فولاد در دمای زیاد که موجب ضرورت استفاده از محافظ برای آن در برابر اخطرات احتمالی حریق و در نتیجه هزینه اضافی برای سازه می گردد.
• خوردگی فولاد که موجب استفاده از محافط برای آن و هزینه اضافی برای سازه خصوصاً در مناطق مرطوب می گردد. در برخی موارد، محافط در برابر خوردگی فولاد باید هر چند وقت یکبار ترمیم نیز شود.
• مقاومت بالای فولاد که سبب ابعاد کوچک برای مقاطع فولادی و در نتیجه تمایل قطعات فشاری به کمانش می گردد.
• قابلیت جوش پذیری سازه که علیرغم مزایای زیاد آن، در صورتی که بدون کنترل کیفیت لازم

اجرا شود، مشکلاتی را به همراه خواهد داشت. در یک جمع بندی، ملاحظه می شود که مزایای سازه های فولادی بسیار بیشتر از معایب آنها هستند و نقاط ضعف این سازه ها نیز با تمهیداتی قابل پیشگیری می باشند. 1 - 1-فولاد: فولاد مصرفی در سازه های فولادی معمولا از جنس فولاد نرمه (mild steel) است. فولاد نرمه دارای خواص ارتجاعی - خمیری ( elasto - plastic ) است و رابطه تنش-کرنش در آن به صورت خطی تغییر می کند، نمودار (1-1). تغییر خطی رابطه تنش-کرنش ادامه خواهد داشت تا تنش در فولاد به حد تنش تسلیم (yield stress) برسد. پس از این مرحله، تنش در فولاد در حد تنش تسلیم باقی می ماند و کرنش افزایش می یابد تا فولاد به مرحله گسیختگی (rupture) برسد. در این مرحله و پیش از گسیختگی فولاد، حالت سخت شدگی کرنش (strain hardening) در فولاد اتفاق می افتد و مجدداً تنش افزایش می یابد تا مقاومت نهایی فولاد (ultimate strength) حاصل گردد. سپس با کاهش تدریجی تنش در فولاد، گسیختگی کامل حاصل می شود.

فهرست

فصل 1- مقدمه فولاد نیمرخ های فولادی روش های طراحی سازه های فولادی انواع سازه های فولادی فصل 2- اعضای کششی سطح مقطع عضو کششی ضریب لاغری اعضای کششی طراحی اعضای کششی تمرینات فصل دوم  فصل 3- اعضای تحت اثر نیروی محوری فشاری -ستونها طراحی اعضای تحت اثر نیروی محوری فشاری مقاومت فشاری اسمی نبشی های منفرد بدون اجزای لاغر اعضای فشاری مرکب اعضای فشاری با اجزای لاغر مهار ستونها و تیرها تمرینات فصل سوم فصل 4- اعضای خمشی - تیرها کمانش موضعی کمانش جانبی - پیچشی طراحی اعضای خمشی برش تیرورق ها مقاطع خاص تیرهای پیوسته تغییر شکل سازه های فولادی تمرینات فصل چهارم فصل 5- اعضای تحت اثر تنش های ترکیبی و پیچش اعضای با یک یا دو محور تقارن تحت اثر ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی اعضای نامتقارن و سایر اعضای تحت اثر ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی اعضای تحت اثر پیچش و ترکیب پیچش با خمش، برش و یا نیروی محوری طراحی تقریبی پیچشی تمرینات فصل پنجم فصل 6 - اتصالات جوشی ضوابط عمومی طراحی اتصالات مقاومت اجزای اتصال جوش اثرات خروج از مرکزیت در طراحی اتصالات جوشی طراحی اتصالات ساده طراحی اتصالات خمشی وصله ها سخت کننده های قطری اتصالات زانویی معایب جوش تمرینات فصل ششم فصل 7 - اتصالات پیچی پیچ تنش اسمی پیچ سوراخ پیچ مقاومت اسمی پیچ ترکیب برش و کشش اثرات خروج از مرکزیت در طراحی اتصالات پیچی اتصالات ساده اتصالات خمشی وصله های پیچی ورق کف ستون تمرینات فصل هفتم فصل 8 - اعضای فولادی در ترکیب با بتن ضوابط عمومی طراحی اعضای مرکب اعضای فشاری مرکب محصور شده اعضای فشاری مرکب پرشده اعضای خمشی مرکب دال بتنی و تیر فولادی اعضای خمشی مرکب محصور شده و پرشده ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی در اعضای مرکب تغییر شکل اعضای خمشی مرکب تمرینات فصل هشتم ضمیمه جدول (1) مشخصات نیمرخ باریک INP جدول (2) مشخصات نیمرخ نیمه پهن IPE جدول (3) مشخصات نیمرخ بال پهن سبک IPBL جدول (4) مشخصات نیمرخ بال پهن نیمه سنگین IPB جدول (5) مشخصات نیمرخ بال پهن سنگین IPBV جدول (6) مشخصات نیمرخ ناودانی UNP جدول (7) مشخصات نیمرخ ناودانی UPE جدول (8) مشخصات نیمرخ نبشی بال مساوی L جدول (9) مشخصات نیمرخ نبشی بال نامساوی L جدول (10) مشخصات نیمرخ توخالی مربع شکل HSS جدول (11) مشخصات نیمرخ توخالی مستطیلی  HSS جدول (10) مشخصات نیمرخ توخالی دایره شکل HSS جدول (11) مشخصات نیمرخ T جدول (12) مشخصات نیمرخ Z

(طراحی خمیری و لرزه ای) تالیف: دکتر حبیب الله اکبر انتشارات: سیمای دانش