سیویل اجرا | مرجع فایل، آموزش و مقالات مهندسی عمران | سیویل اجرا | مرجع فایل، آموزش، پروژه، مقالات مهندسی عمران، نکات اجرایی ساختمان، منابع آزمون نظام مهندسی و اخبار صنعت ساخت و ساز ایران
فایل اکسل محاسبه لنگر و برش تیرهای فولادی ابزاری کاربردی برای محاسبه نیروهای موردنیاز در شروع طراحی اتصالات ظرفیتی قابهای خمشی فولادی است. در طراحی لرزهای، اتصال تیر به ستون باید توانایی انتقال نیروهای ایجادشده در زمان تشکیل مفاصل پلاستیک تیر را داشته باشد؛ به همین دلیل استفاده مستقیم از نیروهای حاصل از تحلیل معمول سازه، همیشه برای طراحی اتصال کافی نیست.
این فایل با دریافت مشخصات بارگذاری، مقطع تیر، مقاومت فولاد، طول تیر و فاصله محل تشکیل مفصل پلاستیک از بر ستون، لنگر و برش طراحی اتصال را بهصورت خودکار محاسبه میکند.
فایل حاضر از طریق وبسایت سیویل اجرا منتشر شده است.
معرفی فایل اکسل محاسبه لنگر و برش تیرهای فولادی
در اتصالات ظرفیتی قابهای خمشی، هدف اصلی این است که اعضای مشخصی مانند تیرها قبل از اجزای حساس اتصال و ستون وارد محدوده غیرخطی شوند. برای رسیدن به این هدف، اتصال باید براساس ظرفیت محتمل تیر و نیروهای ناشی از تشکیل مفصل پلاستیک طراحی شود.
این فایل اکسل فرایند محاسبه نیروهای طراحی اتصال را در چهار مرحله انجام میدهد:
- محاسبه بار گسترده خطی وارد بر تیر
- محاسبه لنگر پلاستیک و لنگر محتمل تیر
- تعیین فاصله بین مفاصل پلاستیک
- محاسبه برش و لنگر طراحی در بر ستون
مشخصات فایل دانلودی
- نوع فایل: فایل محاسباتی اکسل
- فرمت فایل: XLSX
- تعداد شیتها: یک شیت
- حجم تقریبی: ۲۶۷ کیلوبایت
- موضوع: محاسبه لنگر و برش تیر فولادی
- کاربرد: طراحی اولیه اتصالات ظرفیتی قاب خمشی
- محاسبات خودکار: دارد
- قابلیت تغییر ورودیها: دارد
- تصویر شماتیک مفصل پلاستیک: دارد
- دارای ماکرو: خیر
- دارای فرمولهای محافظتشده: بله
ساختار و نحوه عملکرد فایل اکسل
فایل از چهار بخش محاسباتی اصلی تشکیل شده است. ورودیها و خروجیهای مهم با رنگ مشخص شدهاند و واحد هر پارامتر نیز در کنار سلول مربوط به آن نمایش داده میشود.
مرحله اول: محاسبه بار گسترده خطی تیر فولادی
در نخستین مرحله، کاربر مقادیر بار مرده، بار زنده و عرض بارگیر تیر را وارد میکند. فایل با استفاده از ترکیب بار تعریفشده، بار سطحی سقف را به بار خطی وارد بر تیر تبدیل میکند.
ورودیهای این بخش عبارتاند از:
- بار مرده سقف بر حسب کیلونیوتن بر مترمربع
- بار زنده سقف بر حسب کیلونیوتن بر مترمربع
- عرض بارگیر تیر بر حسب متر
رابطه استفادهشده در نمونه فایل بهصورت زیر است:
w = (1.2D + L) × b
در مثال موجود در فایل:
- بار مرده برابر ۲۰ کیلونیوتن بر مترمربع
- بار زنده برابر ۱۰ کیلونیوتن بر مترمربع
- عرض بارگیر برابر یک متر
در نتیجه، بار خطی تیر برابر ۳۴ کیلونیوتن بر متر به دست آمده است.
مرحله دوم: محاسبه لنگر پلاستیک تیر فولادی
برای محاسبه لنگر پلاستیک، اساس پلاستیک مقطع و تنش تسلیم فولاد وارد فایل میشوند.
رابطه لنگر پلاستیک مقطع:
Mp = Fy × Zx
ورودیهای این بخش شامل موارد زیر هستند:
- اساس پلاستیک مقطع تیر یا Zx
- تنش تسلیم فولاد یا Fy
- ضریب افزایش مقاومت مصالح Ry
- ضریب مقاومت محتمل Cpr
در مثال فایل، مقادیر زیر استفاده شدهاند:
- اساس پلاستیک مقطع: ۱٬۰۲۰٬۰۰۰ میلیمترمکعب
- تنش تسلیم فولاد: ۲۴۰ مگاپاسکال
لنگر پلاستیک محاسبهشده برابر است با:
Mp = 244.8 kN.m
محاسبه لنگر محتمل در محل مفصل پلاستیک
در طراحی ظرفیتی، اتصال نباید فقط براساس لنگر پلاستیک اسمی تیر طراحی شود. افزایش واقعی مقاومت مصالح، سختشوندگی کرنشی و ظرفیت محتمل تیر نیز باید در نظر گرفته شوند.
فایل برای محاسبه لنگر محتمل از رابطه زیر استفاده میکند:
Mhr = Cpr × Ry × Mp
با فرض ضرایب ۱٫۲ برای Cpr و Ry، مقدار لنگر محتمل تیر در مثال فایل برابر است با:
Mhr = 352.512 kN.m
این مقدار، لنگر مورد انتظار در محل تشکیل مفصل پلاستیک تیر است و در ادامه برای محاسبه برش و لنگر طراحی اتصال استفاده میشود.
تعیین فاصله بین مفاصل پلاستیک تیر
محاسبه طول مؤثر بین دو مفصل پلاستیک
در این قسمت، فاصله محل تشکیل مفصل پلاستیک از بر ستون و طول آزاد تیر وارد میشود.
پارامترهای این بخش عبارتاند از:
- Sh: فاصله مفصل پلاستیک از بر ستون
- Ln: طول آزاد تیر
- Lh: فاصله بین دو مفصل پلاستیک
رابطه محاسبه فاصله بین مفاصل پلاستیک:
Lh = Ln − 2Sh
در مثال فایل:
- طول آزاد تیر برابر ۶ متر
- فاصله مفصل پلاستیک از بر ستون برابر ۰٫۵ متر
بنابراین فاصله بین دو مفصل پلاستیک برابر ۵ متر محاسبه شده است.
محل تشکیل مفصل پلاستیک باید براساس نوع اتصال، جزئیات اجرایی و ضوابط آییننامه مورد استفاده در پروژه تعیین شود.
محاسبه برش تیر فولادی برای طراحی اتصال
برش در محل مفصل پلاستیک
برش ایجادشده در محل مفصل پلاستیک از دو بخش تشکیل میشود:
- برش ناشی از بار گسترده ثقلی تیر
- برش ناشی از لنگرهای محتمل دو انتهای تیر
رابطه استفادهشده در فایل:
Vhr = (w × Lh ÷ 2) + (2Mhr ÷ Lh)
در مثال موجود در فایل، مقدار برش در محل مفصل پلاستیک برابر است با:
Vhr = 226.0048 kN
محاسبه برش طراحی در بر ستون
از آنجا که مفصل پلاستیک در فاصله مشخصی از بر ستون تشکیل میشود، بار گسترده موجود در فاصله بین مفصل پلاستیک و ستون نیز باید به برش اضافه شود.
رابطه محاسبه برش در بر ستون:
Vr = Vhr + wSh
مقدار برش طراحی در مثال فایل برابر است با:
Vr = 243.0048 kN
این مقدار میتواند بهعنوان برش اولیه موردنیاز برای طراحی اجزای اتصال مورد استفاده قرار گیرد.
محاسبه لنگر طراحی اتصال تیر به ستون
برای انتقال لنگر از محل مفصل پلاستیک تا بر ستون، اثر برش و بار گسترده موجود در فاصله Sh نیز در نظر گرفته میشود.
رابطه استفادهشده در فایل:
Mr = Mhr + VhrSh + (wSh² ÷ 2)
مقدار لنگر طراحی در بر ستون در مثال فایل برابر است با:
Mr = 469.7644 kN.m
این لنگر یکی از مهمترین مقادیر موردنیاز برای شروع طراحی اجزای اتصال تیر به ستون است.
ورودیهای فایل اکسل طراحی اتصالات ظرفیتی
کاربر میتواند پارامترهای زیر را در فایل وارد یا ویرایش کند:
- بار مرده سقف
- بار زنده سقف
- عرض بارگیر تیر
- اساس پلاستیک مقطع تیر
- تنش تسلیم فولاد
- ضریب Ry
- ضریب Cpr
- فاصله مفصل پلاستیک از بر ستون
- طول آزاد تیر
با تغییر هر یک از این مقادیر، نتایج محاسبات بهصورت خودکار بهروزرسانی میشوند.
خروجیهای فایل محاسبه لنگر و برش تیر فولادی
خروجیهای اصلی فایل عبارتاند از:
- بار گسترده خطی وارد بر تیر
- لنگر پلاستیک مقطع Mp
- لنگر محتمل تیر Mhr
- فاصله بین مفاصل پلاستیک Lh
- برش در محل مفصل پلاستیک Vhr
- برش طراحی در بر ستون Vr
- لنگر طراحی در بر ستون Mr
ویژگیهای فایل اکسل محاسبه نیروهای اتصال
- محاسبه خودکار لنگر و برش تیر
- ساختار ساده و قابل فهم
- تقسیم محاسبات به چهار مرحله مشخص
- نمایش واحد تمام پارامترها
- دارای تصویر شماتیک مفصل پلاستیک
- مناسب برای کنترل دستی محاسبات
- مناسب برای آموزش طراحی اتصالات فولادی
- قابل استفاده بدون نصب نرمافزار تخصصی
- دارای فرمولهای محافظتشده
- فاقد ماکرو و کد VBA
- قابلیت استفاده در نسخههای متداول Microsoft Excel
کاربرد فایل در طراحی اتصالات ظرفیتی
این فایل میتواند برای محاسبه تقاضای اولیه طراحی در انواع اتصالات قاب خمشی مورد استفاده قرار گیرد؛ اما نوع اتصال و روابط طراحی نهایی باید جداگانه بررسی شوند.
مقادیر خروجی فایل میتوانند در شروع طراحی موارد زیر مورد استفاده قرار گیرند:
- پیچهای اتصال
- جوشهای اتصال
- ورق انتهایی
- ورقهای روسری و زیرسری
- ورقهای پیوستگی
- ناحیه پانلی ستون
- بال و جان ستون
- ورق مضاعف جان ستون
- سایر اجزای انتقالدهنده لنگر و برش
این فایل برای چه افرادی مناسب است؟
فایل اکسل محاسبه لنگر و برش تیرهای فولادی برای گروههای زیر کاربرد دارد:
- مهندسان محاسب سازه
- طراحان سازههای فولادی
- طراحان اتصالات فولادی
- مهندسان دفتر فنی
- دانشجویان مهندسی عمران
- پژوهشگران حوزه طراحی لرزهای
- کاربران نرمافزار ETABS
- کاربران نرمافزار SAP2000
- مهندسانی که قصد کنترل دستی نیروهای اتصال را دارند
نکات مهم قبل از استفاده از فایل
این فایل، طراحی کامل اتصال فولادی را انجام نمیدهد. خروجی آن فقط شامل نیروهای اولیه موردنیاز برای شروع طراحی اتصال است.
کنترل موارد زیر باید جداگانه توسط مهندس طراح انجام شود:
- طراحی پیچها
- طراحی جوشها
- طراحی ورقهای اتصال
- کنترل مقاومت خمشی و برشی اتصال
- کنترل ناحیه پانلی ستون
- کنترل ورق پیوستگی
- کنترل ورق مضاعف
- کنترل بال و جان ستون
- کنترل مقاومت برشی تیر
- کنترل ضابطه ستون قوی و تیر ضعیف
- کنترل نوع و محل مفصل پلاستیک
- کنترل ضوابط اختصاصی اتصال انتخابشده
همچنین لازم است مقادیر ضرایب Ry و Cpr، ترکیب بار، فاصله مفصل پلاستیک و سایر ورودیها براساس مشخصات مصالح، نوع اتصال و آییننامه حاکم بر پروژه تعیین شوند.
در فایل نمونه، فاصله مفصل پلاستیک در دو انتهای تیر برابر فرض شده و بار وارد بر تیر نیز از نوع گسترده یکنواخت است. برای تیرهای دارای بار متمرکز، بار نامتقارن یا هندسه متفاوت، روابط باید توسط مهندس طراح کنترل و در صورت نیاز اصلاح شوند.
بررسی فنی فایل اکسل
فایل از نظر ساختار، فرمولها و نتایج عددی بررسی شده است. نتایج مثال موجود در فایل با روابط تعریفشده در سلولها مطابقت دارند و خطاهای متداول اکسل مانند موارد زیر در آن مشاهده نشد:
- #REF!
- #VALUE!
- #DIV/0!
- #NAME?
با این حال، ویرایش آییننامه مورد استفاده در فایل مشخص نشده است. بنابراین روابط و ضرایب فایل باید قبل از استفاده در پروژه واقعی، با آییننامه حاکم و نقشههای مصوب پروژه تطبیق داده شوند.
تهیهکننده فایل
براساس اطلاعات ثبتشده در فایل، تهیه و تنظیم این فایل اکسل توسط آقای رسول چلنگر انجام شده است.
از ایشان بابت تهیه و بهاشتراکگذاری این ابزار محاسباتی کاربردی تشکر میکنیم. نام تهیهکننده فایل در صفحه معرفی محصول حفظ شده است.
دانلود فایل اکسل محاسبه لنگر و برش تیرهای فولادی
با دانلود این فایل میتوانید لنگر پلاستیک، لنگر محتمل، برش محل مفصل پلاستیک و نیروهای طراحی در بر ستون را بهصورت سریع و خودکار محاسبه کنید.
این فایل برای آموزش، کنترل دستی محاسبات و شروع طراحی اتصالات ظرفیتی قابهای خمشی فولادی مناسب است؛ با این شرط که تمام ورودیها و نتایج آن توسط مهندس طراح کنترل شوند.
پرسشهای متداول
آیا این فایل طراحی کامل اتصال فولادی را انجام میدهد؟
خیر. فایل فقط نیروهای اولیه شامل لنگر و برش موردنیاز برای شروع طراحی اتصال را محاسبه میکند. طراحی پیچ، جوش، ورقهای اتصال و اجزای ستون باید بهصورت جداگانه انجام شود.
آیا فایل برای قاب خمشی ویژه قابل استفاده است؟
فایل میتواند برای انجام محاسبات اولیه اتصالات ظرفیتی قاب خمشی مورد استفاده قرار گیرد؛ اما ضرایب، محل مفصل پلاستیک و روابط باید با ضوابط آییننامه و نوع اتصال پروژه کنترل شوند.
آیا میتوان مشخصات تیر را تغییر داد؟
بله. کاربر میتواند بارگذاری، اساس پلاستیک مقطع، تنش تسلیم، طول تیر و فاصله مفصل پلاستیک را تغییر دهد و نتایج جدید را مشاهده کند.
خروجی اصلی فایل چیست؟
خروجی فایل شامل بار خطی تیر، لنگر پلاستیک، لنگر محتمل، فاصله بین مفاصل پلاستیک، برش محل مفصل پلاستیک، برش در بر ستون و لنگر طراحی اتصال است.
آیا فایل دارای ماکرو است؟
خیر. فایل با فرمت XLSX تهیه شده و فاقد ماکرو یا کد VBA است.
آیا فرمولهای فایل قابل تغییر هستند؟
فرمولهای اصلی شیت محافظت شدهاند تا از تغییر یا حذف ناخواسته آنها جلوگیری شود. سلولهای ورودی برای واردکردن مشخصات پروژه در دسترس هستند.
برای دانلود جزوهها، آموزشهای اجرایی و منابع تخصصی بیشتر در حوزه مهندسی عمران، وارد سایت سیویل اجرا مرجع آموزش مهندسی عمران شوید.
همچنین برای دریافت سریع جدیدترین فایلها و آموزشها، در کانال مهندسین عمران عضو شوید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
- برای باز کردن فایل فشرده از نرم افزار WinRAR در موبایل و کامپیوتر استفاده کنید.
