فایل اکسل طراحی تیرورق | طراحی کامل تیرورق و سخت‌کننده طبق مبحث دهم

فایل اکسل طراحی تیرورق یکی از فایل‌های کاربردی برای مهندسان سازه، طراحان ساختمان‌های فولادی و دانشجویانی است که قصد دارند مراحل طراحی یک تیرورق یا Plate Girder را به‌صورت محاسباتی بررسی کنند.

این فایل مجموعه نسبتاً کاملی از محاسبات مربوط به انتخاب اولیه ابعاد تیرورق، کنترل جان و بال، ظرفیت خمشی و برشی، طراحی سخت‌کننده‌ها و اتصالات جوشی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. یکی از نقاط قوت فایل نیز وجود دو روند مجزا برای طراحی با در نظر گرفتن اثر میدان کششی و بدون در نظر گرفتن اثر میدان کششی است.

فایل حاضر توسط سیویل اجرا | مرجع مهندسی عمران  برای استفاده مهندسان عمران و علاقه‌مندان طراحی سازه‌های فولادی معرفی شده است.

فایل اکسل طراحی تیرورق شامل چه بخش‌هایی است؟

پس از بررسی شیت‌ها و روابط محاسباتی فایل، محاسبات آن را می‌توان در چند بخش اصلی دسته‌بندی کرد:

انتخاب اولیه ابعاد تیرورق

در ابتدای فایل، مشخصات و پارامترهای موردنیاز طراحی وارد می‌شوند و بر اساس آن‌ها مقادیر اولیه موردنیاز برای تعیین ابعاد تیرورق محاسبه می‌شود.

فایل چند مقدار پیشنهادی برای ارتفاع جان محاسبه کرده و در ادامه ارتفاع نهایی مورد استفاده در طراحی را مشخص می‌کند.

پس از تعیین ارتفاع، ضخامت موردنیاز جان نیز از چند محدودیت مختلف محاسبه شده و ضخامت نهایی جان برای ادامه طراحی انتخاب می‌شود.

کنترل لاغری جان تیرورق

یکی از کنترل‌های مهم در تیرورق‌ها، بررسی نسبت ارتفاع به ضخامت جان است.

فایل نسبت h/tw را محاسبه و با حد مجاز مقایسه می‌کند تا وضعیت لاغری جان مشخص شود. این موضوع در ادامه روی کنترل برش و نیاز یا عدم نیاز به سخت‌کننده‌های عرضی تأثیر مستقیم دارد.

تعیین ابعاد ورق بال تیرورق

پس از مشخص شدن ابعاد جان، فایل به تعیین مشخصات ورق‌های بال می‌پردازد.

در این قسمت پارامترهایی مانند عرض و ضخامت بال، نسبت عرض به ضخامت و مشخصات هندسی مقطع محاسبه می‌شوند.

همچنین ممان اینرسی و مدول مقطع موردنیاز برای کنترل‌های خمشی در ادامه فایل به دست می‌آیند.

کنترل خمش در فایل اکسل طراحی تیرورق

بخش قابل توجهی از فایل به بررسی ظرفیت خمشی تیرورق اختصاص دارد.

کنترل‌های موجود شامل مواردی مانند:

• تسلیم بال فشاری
• کمانش پیچشی–جانبی
• کمانش موضعی بال فشاری
• تسلیم بال کششی
• محاسبه ظرفیت خمشی نهایی مقطع

است.

در بخش کمانش پیچشی–جانبی نیز فاصله بین تکیه‌گاه‌های جانبی در محاسبات وارد می‌شود و ظرفیت مقطع بر اساس شرایط مهار جانبی بررسی می‌شود.

محاسبه ضریب Cb

فایل دارای یک شیت مستقل با نام Cb است.

در این شیت، لنگر خمشی حداکثر و مقادیر لنگر در نقاط L/4، L/2 و 3L/4 وارد شده و ضریب اصلاح گرادیان لنگر یا Cb محاسبه می‌شود.

وجود این شیت باعث شده است کنترل کمانش پیچشی–جانبی تنها با یک مقدار ثابت انجام نشود و امکان محاسبه Cb بر اساس توزیع واقعی لنگر وجود داشته باشد.

کنترل برش تیرورق

یکی دیگر از بخش‌های مهم فایل اکسل طراحی تیرورق، کنترل مقاومت برشی جان است.

فایل با استفاده از مشخصات جان و نسبت لاغری، پارامترهای مربوط به مقاومت برشی را محاسبه کرده و نیاز یا عدم نیاز به استفاده از سخت‌کننده‌های عرضی را تعیین می‌کند.

پارامترهایی مانند Kv و Cv نیز در روابط برشی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

طراحی تیرورق بدون در نظر گرفتن میدان کششی

شیت «بدون اثر میدان کششی» برای حالتی در نظر گرفته شده است که ظرفیت اضافی ناشی از عمل میدان کششی جان در مقاومت برشی تیرورق منظور نمی‌شود.

در این بخش فایل پس از کنترل ظرفیت برشی، فاصله مناسب سخت‌کننده‌های عرضی را محاسبه می‌کند.

همچنین تعداد تقریبی سخت‌کننده‌ها، عرض سخت‌کننده، ضخامت موردنیاز و کنترل کمانش سخت‌کننده در محاسبات دیده شده است.

تغییر فاصله سخت‌کننده‌ها بر اساس نیروی برشی

یکی از قابلیت‌های جالب فایل این است که سخت‌کننده‌ها الزاماً با فاصله ثابت در تمام طول تیر در نظر گرفته نشده‌اند.

در انتهای فایل، مقدار نیروی برشی در پانل‌های مختلف در نظر گرفته شده و بر اساس کاهش برش در طول تیر، امکان محاسبه فاصله متفاوت برای سخت‌کننده‌های بعدی فراهم شده است.

به این ترتیب می‌توان دید که با کاهش نیروی برشی، فاصله مجاز سخت‌کننده‌ها چگونه تغییر می‌کند.

طراحی تیرورق با در نظر گرفتن اثر میدان کششی

شیت دوم فایل با عنوان «با اثر میدان کششی» به طراحی جان تیرورق در حالتی اختصاص دارد که عمل میدان کششی قابل استفاده باشد.

در این قسمت ابتدا شرایط لازم برای استفاده از میدان کششی بررسی می‌شود.

از جمله موارد موجود در فایل می‌توان به کنترل وجود بازشو در جان و بررسی شرایط هندسی موردنیاز برای استفاده از مقاومت میدان کششی اشاره کرد.

پس از آن ظرفیت‌های مختلف برشی محاسبه و ابعاد موردنیاز سخت‌کننده تعیین می‌شود.

این شیت برای مقایسه طراحی تیرورق با و بدون استفاده از ظرفیت پس‌کمانشی جان بسیار کاربردی است.

طراحی سخت‌کننده تیرورق

فایل تنها به تعیین فاصله سخت‌کننده‌ها محدود نشده و بخش جداگانه‌ای برای طراحی آن‌ها دارد.

در این قسمت مواردی مانند عرض سخت‌کننده، ضخامت، ممان اینرسی موردنیاز و کنترل کمانش بررسی می‌شود.

همچنین برای سخت‌کننده تکیه‌گاهی و سخت‌کننده ابتدایی نیز کنترل‌های جداگانه‌ای در نظر گرفته شده است.

کنترل سخت‌کننده ابتدایی

در بخش انتهایی فایل، سخت‌کننده ابتدایی به‌صورت عضو فشاری بررسی می‌شود.

پارامترهای هندسی مقطع سخت‌کننده تعیین شده و سپس مواردی مانند:

KL/r

Fe

Fcr

و مقاومت فشاری طراحی محاسبه می‌شوند.

در نهایت ظرفیت سخت‌کننده با نیروی برشی موردنیاز مقایسه می‌شود.

طراحی جوش جان به بال تیرورق

بخش دیگری از فایل به طراحی اتصال جوشی جان به بال اختصاص دارد.

برای این منظور ابتدا جریان برش در محل اتصال محاسبه شده و سپس اندازه موردنیاز جوش تعیین می‌شود.

فایل شرایط مختلف اجرای جوش را نیز در ضریب مورد استفاده در محاسبات لحاظ می‌کند.

اندازه نهایی جوش مورد استفاده نیز پس از محاسبه مقدار موردنیاز مشخص می‌شود.

طراحی جوش سخت‌کننده‌ها

جوش اتصال سخت‌کننده به اجزای تیرورق نیز به‌صورت جداگانه بررسی شده است.

در این قسمت اندازه موردنیاز جوش محاسبه و با محدودیت‌های مربوط به ضخامت جان و سخت‌کننده مقایسه می‌شود تا اندازه نهایی جوش انتخاب شود.

کنترل خیز تیرورق

فایل برای کنترل شرایط بهره‌برداری، کنترل خیز را نیز در نظر گرفته است.

دو محدودیت متداول خیز در فایل مشاهده می‌شود:

L/240

و

L/360

کاربر می‌تواند مقدار تغییرمکان محاسبه‌شده سازه را وارد کرده و وضعیت آن را نسبت به حد مجاز بررسی کند.

کنترل ارتعاش

علاوه بر مقاومت و خیز، بخشی نیز برای کنترل ارتعاش در فایل وجود دارد.

در این قسمت فرکانس و تغییرمکان معیار محاسبه شده و امکان مقایسه آن با تغییرمکان حاصل از مدل تحلیلی فراهم شده است.

کنترل تسلیم و چروکیدگی موضعی جان

در محل نیروهای متمرکز، جان تیر می‌تواند تحت اثر تنش‌های موضعی قرار گیرد.

به همین دلیل در فایل بخش‌هایی برای بررسی:

تسلیم موضعی جان در مقابل نیروی فشاری

و

چروکیدگی جان

در نظر گرفته شده است.

فاصله بار متمرکز از انتهای عضو و سایر پارامترهای لازم نیز در روابط مربوطه استفاده می‌شوند.

شیت‌های موجود در فایل

فایل دارای سه شیت اصلی است:

1. بدون اثر میدان کششی
طراحی و کنترل تیرورق بدون استفاده از مقاومت ناشی از میدان کششی جان.

2. با اثر میدان کششی
کنترل و طراحی تیرورق با بررسی شرایط استفاده از عمل میدان کششی.

3. Cb
محاسبه ضریب Cb بر اساس توزیع لنگر خمشی در طول قسمت مهارنشده تیر.

این فایل اکسل طراحی تیرورق برای چه کسانی مناسب است؟

این فایل می‌تواند برای دانشجویان مهندسی عمران، مهندسان محاسب، طراحان سازه‌های فولادی، کارشناسان دفتر فنی و افرادی که در حال مطالعه طراحی اعضای فولادی هستند مفید باشد.

همچنین وجود روابط محاسباتی در سلول‌ها باعث می‌شود کاربر بتواند علاوه بر مشاهده نتیجه نهایی، مسیر کلی بسیاری از محاسبات طراحی تیرورق را نیز دنبال کند.

مشخصات فایل دانلودی

فرمت فایل: XLSX
نرم‌افزار موردنیاز: Microsoft Excel یا نرم‌افزارهای سازگار با XLSX
تعداد شیت‌ها: ۳ شیت
موضوع: طراحی Plate Girder
مباحث اصلی: خمش، برش، جوش، سخت‌کننده و میدان کششی
مرجع انتشار: سیویل اجرا
وب‌سایت: CIVILEJRA.IR

نکته مهم قبل از استفاده از فایل

این فایل یک ابزار محاسباتی و آموزشی است و نباید جایگزین کنترل مهندسی، مطالعه مستقیم ضوابط مبحث دهم و بررسی دستی نتایج شود.

با توجه به وابستگی طراحی تیرورق به مشخصات پروژه، بارگذاری، مصالح، شرایط مهاربندی و جزئیات اجرایی، توصیه می‌شود نتایج نهایی فایل قبل از استفاده در پروژه‌های اجرایی توسط مهندس محاسب کنترل شوند.