خانه > گزارش کار > گزارش کار آزمایش تحلیل قاب نامعین

گزارش کار آزمایش تحلیل قاب نامعین

عنوان آزمایش : تحلیل قاب نامعین

هدف آزمایش : بدست آوردن عکس العمل­های تکیه­گاهی در یک قاب نامعین

تئوری آزمایش : تحلیل سازه های معین ساده ترین مسائل تحلیل سازه ها می باشد. در چنین مسائلی واکنشها و نیروهای داخلی موجود در هر مقطع سازه را می توان با استفاده از معادلات تعادل بدون توجه به تغییر شکلها به دست آورد. به عبارت دیگر نیروهای واکنش تکیه گاهی و نیروهای داخلی به مشخصات هندسی اعضا یعنی سطح مقطع و ممان اینرسی ، و جنس آنها بستگی ندارد.

جیمز کلارک ماکسول در سال ۱۸۶۵ اولین روش برای تحلیل سازه های نا معین استاتیکی را ارائه نمود. روش وی بر اساس بررسی تغییر شکل ها استوار بود ، لیکن مطالب وی که حاوی قضیه تقابل تغییر شکل ها نیز بوده به صورت بسیار خلاصه بیان گردید به طوری که توجه کمی را به خود جلب نمود. ده سال پس از او اتومور به طور مستقل تئوری مربوط به روش مزبور را تقریبا به صورتی که امروز مورد استفاده       می باشد ارائه کرد. روش تحلیل سازه های نا معین با استفاده از محاسبه تغییر مکان ها غالبا به روش ماکسول ، روش تغییر شکل های سازگار و یا روش نیروها موسوم می باشد.

امروزه استفاده از سازه های نامعین ایستایی رواج زیادی پیدا کرده است. این موضوع به علت سختی زیاد یعنی کمی تغییر شکل این گونه سازه ها در مقابل بارهای وارده و ایمن بودن و صرفه جویی قابل ملاحظه­ای است که در هنگام استفاده این گونه سازه ها در مصالح به وجود می آید.

تحلیل سازه های نامعین دو وجه تمایز مشخص با تحلیل سازه های معین دارد :

  • تعیین واکنش های تکیه گاهی و نیروهای داخلی در سازه های نامعین نه تنها به هندسه سازه بستگی دارد بلکه به مشخصات الاستیک نظیر مدول الاسیسیته (E) ، سطح مقطع (A) و ممان اینرسی (I) اعضا نیز وابسته است. بنابراین برای طرح نهایی یک سازه نامعین علاوه بر مشخص نمودن مصالح سازه لازم است ابعاد اولیه ای برای مقاطع اعضا آن انتخاب شود . پس از تحلیل سازه بر اساس این مشخصه ها و تعیین نیروهای داخلی ، ابعاد اولیه منتخب برای این نیروها کنترل  می شوند و در صورتی که لازم باشد تغییری در ابعاد مقاطع اعضا داده شده و سازه مجددا بر اساس اندازه های جدید به دست آمده تحلیل می گردد.
  • نیروهای داخلی در سازه های نامعین نه تنها از بارهای خارجی بلکه از تغییر در درجه حرارت ، نشست های نامساوی تکیه گاهی و عدم دقت در مونتاژ سازه نیز ناشی می شوند.

در تحلیل هرگونه سازه اعم از معین و نامعین دو شرط باید تامین گردد. اولی شرط تعادل ایستایی و دومی شرط سازگاری هندسی تغییر شکل ها . در تحلیل سازه های معین تامین شرط تعادل ایستایی برای تعیین واکنش های تکیه گاهی و نیروهای داخلی کافی می باشد و شرط سازگاری هندسی تغییر شکل­ها خودبه خود تامین می گردد. در مقابل در سازه­های نامعین بی­نهایت ترکیب از واکنش­ها می­توان یافت که برای آن ها شرط تعادل ایستایی سازه برقرار باشد، لیکن آن ترکیبی از واکنش ها جواب واقعی مسئله است که شرط سازگاری هندسی تغییر شکل های سازه را نیز تامین کند.

 

سازه هایی که تغییر شکل آنها کوچک می باشد و از مصالح الاستیک خطی ساخته شده اند به سازه ایی با رفتار خطی مشهورند . برای چنین سازه هایی جمع آثار قوا که پایه و اساس روشهای معمول تحلیل سازه های معین می باشد برای سازه های نامعین نیز قابل استفاده است .

در روش نیرو ، نیروهای واکنش تکیه گاهی یا نیروهای داخلی اضافی به عنوان مجهول انتخاب        می شوند . سپس با استفاده از اصل جمع آثار قوا سازه نامعین ایستایی با حذف مجهولات اضافه به صورت معین در می آید. البته سازه  حاصل باید از لحاظ ایستایی پایدار باشد و نمی توان هر واکنش تکیه گاهی را به عنوان مجهول در نظر گرفت بلکه باید واکنشی به عنوان مجهول در نظر گرفته شود که با حذف آن سازه از حالت پایداری در نیاید. خصوصیت اصلی این گونه واکنش ها اینست که آنها را حتی می توان بدون استفاده از روشهای تحلیل سازه های نا معین و تنها با کاربد معادلات تعادل به دست آورد.

پس از انتخاب مجهولات اضافه این مجهولات به صورت نیروهای خارجی در نظر گرفته می شوند و مقدار آنها طوری به دست می آید که شرایط واقعی هندسی برای تغییر شکل نقاط تاثیرشان را اقناع نمایند. پس از تعیین مجهولات اضافی ، سیستم به صورت معین در می آید و رسم نمودارهای نیروی برشی و لنگر خمشی با استفاده از روشهای ساده استاتیکی انجام می شود. روش نیرو کلی ترین روش برای تحلیل سازه های نامعین ایستایی محسوب می شود و با استفاده از این روش می توان هر سازه ای  اعم از تیرهای سراسری ، قابها ، خرپاها و سازه های مرکب را برای عواملی نظیر نیروهای خارجی ، تغییرات درجه حرارت ، نشست تکیه گاه ها و یا برای هر عامل دیگری تحلیل نمود.

مراحل مختلف تحلیل یک سازه نامعین با استفاده از روش نیروها به شرح زیر می باشد :

  • تشخیص پایداری و تعیین درجه نامعین ایستایی سازه
  • انتخاب نیروهای مجهوا اضافه و تشکیل سازه اولیه. در این مرحله انتخاب های متعددی برای نیروهای مجهول اضافه وجود دارد لیکن در انتخاب این نیروها باید شرط این که سازه اولیه پایدار و معین باشد را تامین کرد.
  • نشان دادن سازه اولیه و اعمال نیروهای خارجی و نیروهای مجهول در آن.
  • مشخص نمودن شرایط هندسی در نقاط تاثیر نیروهای مجهول اضافه.
  • کاربرد اصل جمع آثار قوا و نوشتن شرایط هندسی به صورت رابطه ریاضی . در این مرحله سازه اولیه به طور جداگانه تحت تاثیر نیروهای خارجی و تک تک نیروهای مجهول اضافه قرار داده    می شود.
  • تغییر مکان های نقاط تاثیر نیروهای مجهول اضافه در سازه  اولیه تحت تاثیر بارهای وارد بر آن و شرایط هندسی به صورت رابطه ریاضی بیان می گردد.
  • حل معادلات چند مجهولی و محاسبه نیروهای مجهول اضافه.
  • محاسبه واکنش های تکیه گاهی مجهول باقی مانده با استفاده از روابط ایستایی.

برای محاسبه تغییر شکل ها می توانیم از روش کار مجازی استفاده کنیم. این روش را در شکل زیر نشان می دهیم …

دانلود و دربافت متن کامل آزمایش در ۱۷ صفحه فایل word با لینک زیر:قیمت ۱۰۰۰

RIAL 10,000 – خرید