درمورد تیر اهن

درمورد تیر اهن

فصل اول

مقدمه:

تير عميق بتني مسلح مطتبق تعريفي كه در آيين نامه ها و مقالات مختلف آمده است به تيري گفته مي شود كه نسبت ارتفاع مقطع به طول دهانه  در آن بزرگتر از حد معمول باشد. البته توجه به اين نكته ضروري است كه ضخامت در اينگونه تيرها (عرض مقطع) دو برابر ارتفاع مقطع ناچيز است

يك تير بتني مسطح با اين شرايط در صورتيكه بار خارجي و عكس العمل تكيه گاهي قرار گيرد، داراي كرنش مسطح ۰صفحه اي) مي باشد.

تيرهاي بتن مسلح، با توجه به نسبت دهانه به ارتفاع و نيز نسبت دهانه برشي به ارتفاع، به دو دسته تيرهاي كم عمق با نسبت زياد دهانه به ارتفاع و تيرهاي عميق با نسبت اندك دهانه به ارتفاع طبقه بندي مي شوند. زياد بودن نسبت عمق به دهانه تيرهاي عميق در مقايسه با تيرهاي معمولي موجب افزايش مقاومت در برابر برش خارجي مي شود. اين افزايش بيشتر ناشي از عملكرد قوس فشاري مي باشد. بنابراين انتظار مي رود كه مقاومت اسمي برشي در تير عميق بسيار بيشتر از تير معمولي باشد.

براي طراحي تيرهاي عميق، بيشتر از روش تحليل برشي استفاده مي شود. مقدار و فاصله ميلگرد برشي افقي و قائم در تيرهاي عميق، بطور قابل توجهي با تيرهاي معمولي اختلاف دارد. رفتار تيرهاي عميق با تيرهايي كه داراي ابعاد معمولي هستند، تفاوت عمده دارد و در تحليل، طراحي و جزئيات آرماتوربندي آنها بايد توجه خاصي به عمل آورد. عوامل زيادي مانند نسبت طول دهانه به ارتفاع مقطع، نوع تكيه گاهها، ميزان فولاد مصرفي، نوع بتن و نوع بارگذاري در رفتار تيرهاي عميق اأثير زيادي دارند و كلية اين عوامل، دليل اصلي رفتار غيرخطي اينگونه تيرهاست.

كاربرد تيرهاي عميق بتني عميق بتني مسلح بسيار زياد است كه در اينجا به چند مورد آن اشاره مي كنيم. از جمله كاربرد آن در اسكله هاي دريايي، ديوارهاي برشي، در ساختمانهاي بلند براي ازدياد فاصله بين ستونها يا دالهاي تا شده ۰دالهاي پليسه اي) مي باشد. همچنين رفتار اعضاي بتني باربر دريچه هاي سد بتني به علت ارتفاع زياد تيغه و بار زياد و عرض كم تير، بصورت تير عميق مي باشد.

بطور كلي تيرهاي عميق به سه دسته تقسيم مي شوند:

الف) تيرهاي عميق دو سر ساده

ب) تيرهاي عميق دو سر گيردار

ج) تيرعاي عميق پيوسته

غالباً تيرهاي عميق بعنوان شبكه انتقال دهنده نيروي بكار مي روند كه ممكن است تك دهانه، شكل (۱-۱) و يا پيوسته، شكل (۱-۲) باشند.

يك شبكه انتقال دهنده نيرو، بار را به يك يا چند ستون انتقال مي دهد.

شكل (۱-۱)- تير عميق يك دهانه

شكل (۱-۲) – تير عميق سه دهانه، ساختمان برانسويك واقع در شيكاگو

بدليل نسبت زياد ارتفاع مقطع به طول دهانه در اينگونه تيرها، رفتار تيرهاي عميق بصورت غيرخطي است و نيز تار خنثي در مقاطع اينگونه تيرها منحصر به فرد نيست.

در آيين نامه ACI با توجه به ديدگاههاي برشي و خمشي دو نوع تعريف براي تير عميق وجود دارد. در آيين نامه اعضاي خمشي كه داراي نسبت دهانه خالص به عمق كل كمتر از ۵/۲ براي دهانه هاي پيوسته و ۲۵/۱ براي دهانه هاي ساده هستند را به عنوان تير عميق تعريف مي كنند. از ديدگاه برشي در آيين نامه، تيري كه در آن نسبت طول دهانه به عمق مقطع كمتر از ۵ باشد به تير عميق موسوم است.

همانطور كه اشاره شد تيرهاي عميق كاربردهاي مفيدي  در ساختمانهاي بلند و ساختمانهاي مجاور ساحل دريا و فنداسيونها دارند. به هر حال طراحي آنها هوز تحت پوشش BS 8110 نيست. اخيراً منابع طراحي عمده عبارتند از آيين نامه آمريكا ACI 318-83 (با تجديد نظر ۱۹۸۶)، آئين نامه كانادا CAN-A2303M84 آيين نامه CEB-FIP و آئين نامه CIRIA GUIDE2. آئين نامه CIRIA GUIDE2 بيشترين پيشنهادات جامع و فراگير را ارائه داده است و تنها آيين نامه ايست كه مبحث مقاومتهاي كمانشي تيرهاي لاغر را تخت پوشش قرار داده است. تحول از رفتار تيرهاي معمولي تا رفتار تيرهاي عميق غير دقيق و مبهم است.

براي پيشنهاد و طراحي، اغلب نسبت طول دهانه به عمق مقطع در حدود ۵/۲ درنظر گرفته مي شود (kong-1986b). نسبت طول دهانه برشي به عمق مقطع تير از چندين سال پيش در مورد رفتار تيرهاي عميق، مورد اهميت بوده است (kong-singh-1972).

براي كمانش و ناپايداري نسبت هاي               و

هر دو مناسب هستند (Garcia. 1982-kong.1986)

بايد همواره توجه داشت كه به خاطر مكانيزم خاص انتقال نيرو و همچنين ظرفيتي كه در اثر توزيع نيروها قبل از خرابي بوجود مي آيد، مقاومت برشي چنين تيرهايي به طور محسوسي بزرگتر از مقادير محاسبه شده توسط روابط مربوط به تيرهاي معمولي بوده و اصولاً مكانيزم انتقال نيروها در چنين تيرهايي متفاوت با تير معمولي است. به خاطر چنين اختلافاتي، روشهاي محاسباتي و دستورات آئين نامه اي خاصي براي تيرهاي عميق متوسط با نسبت دهانه آزاد به ارتفاع كل ۲ تا ۵ وجود دارد.

تنش هاي ايجاد شده در تيرهاي عميق قبل از ايجاد ترك را مي توان توسط روشهاي تئوري الاستيسيتة دو بعدي، فتوالاستيسيته و روش اجزاي محدود مورد بحث و بررسي قرار داد. امروزه مفاهيم اساسي طراحي بر مبناي رفتار تنش – كرنش تك محوري بنا نهاده شده است. تحقيقات اخير نشان داده است كه براي المانهاي بتني مثل تيرها در رفتار خمشي (يا تركيب خمش و برش) رفتار حالت جد نهايي براساس اثرات چند محوري كه هميشه در يك سازه اتفاق مي افتد قابل بررسي است. در نتيجة تحقيقات انجام شده ملاحظه يم گردد كه درنظر گرفتن اثرات چند محوري در خصوصيات رفتاري مصالح، علل حقيقي و واقعي شكست در سازه هاي بتني را ارائه مي دهد و درجه اطمينان تحليل هاي طراحي را افزايش مي دهد. مطالعه رفتار در اينگونه تيرها نشان مي دهد كه فرض اساسي خمش در تيرهاي معمولي يعني صفحه اي ماندن مقطع عمود بر محور تير بعد از خمش در مورد تيرهاي عميق صادق نيست و بدليل تأثير نيروي برشي، اعوجاج قابل توجهي در اين صفحه بوجود مي آيد و باعث مي شود كه تغييرات تنش و كرنش در ارتفاع تير خطي نبوده و روشهاي متداول براي محاسبه مشخصات هنذسي مقطع و تنش ها كاربرد نداشته باشد.

هدف از انجام اين تحقيق:

هدف ارائه يك روش ساده براي آناليز و طراحي تيرهاي عميق سازگار با آيين نامه بتن ايران مي باشد. با توجه به ابهام كه كدام روش مناسبترين روش است، لازم شد بررسيهاي بيشتري براي پاسخگويي به نياز تحليل و طراحي چنين تيرهايي بعمل آيد.