مهندس جان با اجازۀ شما نظر خودم را کمی ویکی پدیایی تر می نویسم تا برای سایر دوستان نیز قابل استفاده باشد. البته همانگونه که بارها عرض کردم و الان هم تأکید می کنم؛ نظرات بنده هیچگاه خالی از نقص و خطا نبوده و نظر همۀ اساتید گرانقدر، همواره برای بنده محترم است
مهندس جان ما دو نوع حالت حدی داریم:
1- حالت های حدی بهره برداری (نظیر کنترل خیز، ارتعاش و ......)
2- حالت های حدی مقاومت (نظیر کنترل تسلیم، کمانش، گسیختگی، لهیدگی، چروکیدگی و ....)
تکلیف کنترل های مربوط به تامین الزامات حالت های حدی بهره برداری کاملاً روشن است و نیازی به توضیح اضافی نیست. اما برای تامین الزامات مربوط به حالت های حدی مقاومت، در دنیا روش های مختلفی وجود دارد. در واقع در تمامی این روش ها هدف این است که با یک ضریب اطمینان مناسب الزامات حالت های حدی مقاومت کنترل شوند و اعضا و اجزای سازه از این بابت دچار مشکل نشده و به وظیفۀ محولۀ خود عمل کنند.
در آیین نامۀ AISC و به تبعیت از آن در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان روشی تحت نام روش حالات حدی نداریم! از نظر بنده حالت های حدی ارتباطی به نام روش های طراحی ندارند. البته عملکرد روش های مختلف طراحی به حالت های حدی مرتبط است. به بیان دیگر حالت های حدی یک موضوع هستند و نام روش های طراحی موضوعی دیگر. پس بهتر است همانند آیین نامۀ AISC و به تبعیت از آن همانند مبحث دهم مقررات ملی ساختمان از روشی تحت نام روش حالت های حدی استفاده نکنیم. من یک مثال می زنم تا موضوع کاملاً روشن شود. برای یک تیر دارای مهار جانبی کافی و مقطع فشرده: هم در روش LRFD و هم در روش ASD (روش مقاومت مجاز) رسیدن لنگر در مقطع به لنگر پلاستیک به عنوان یک حالت حدی در نظر گرفته شده است. بنابراین نمی توانیم بگوییم که نام روش LRFD روش حالت حدی است ولی نام روش ASD روش حالت هر اسمی که مدنظر باشد، است. از نظر بنده فلسفه و نگاه هر دو روش LRFD و ASD (جدید) به نحوۀ کنترل الزامات حالت های حدی مقاومت، یکسان بوده و فرق شان فقط مربوط به نحوۀ اعمال ضریب اطمینان در آنها است.
بنده فرض می کنم منظور شما روش ضرایب بار و مقاومت است. در این خصوص باید عرض کنم که نه تنها در روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) مثلاً در خمش از کل ظرفیت خمشی اسمی مقطع (لنگر پلاستیک مقطع) استفاده می شود، بلکه در روش مقاومت مجاز (ASD) نیز از همین نگرش استفاده می شود. پس سوال شما می تواند در مورد هر یک از این روش ها مطرح باشد. البته فلسفۀ روش تنش مجاز کمی متفاوت بوده و چون دیگر منسوخ شده است، بنده به جزئیات این روش نمی پردازم و در انتهای این نوشتار مختصر توضیحی خواهم داد.
در روش مقاومت مجاز (ASD) چون از یک ضریب اطمینانی در حدود 1.67 استفاده می شود، ازاین رو انتظار می رود تحت اثر بارهای واقعی، مثلاً خمش در تیرها به حداکثر ظرفیت خمشی اسمی خود (به لنگر پلاستیک مقطع) نرسند و رفتار مصالح الاستیک باقی بماند. به همین دلیل امروزه در آیین نامه ها، تحلیل الاستیک سازه ها مجاز دانسته شده است.
در روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) نیز به همین منوال است. زیرا در این روش حاصل تقسیم ضرایب بار بر ضرایب کاهش مقاومت در واقع معادل همان ضریب اطمینانی است که در روش مقاومت مجاز (ASD) مورد استفاده قرار گرفته است. یعنی تفاوت اصلی دو روش در نحوۀ اعمال ضریب اطمینان در طراحی بوده و اختلاف دیگری با هم ندارند. به بیان دیگر در این روش نیز انتظار می رود رفتار سازه تحت اثر بارهای واقعی (بارهای بدون ضریب) در مرحله الاستیک باقی بماند و به همین دلیل در این روش نیز امروزه در آیین نامه ها، تحلیل الاستیک سازه ها مجاز دانسته شده است.
نکته دیگر که شاید برای وضوح بیشتر مطلب ذکر آن ضروری باشد، این است که در روش تنش مجاز از توزیع الاستیک مقطع (اساس مقطع الاستیک) استفاده می شود یعنی رسیدن دورترین تار مقطع به تنش تسلیم به عنوان یک حالت حدی در نظر گرفته شده و در عوض مثلا در خمش و در حالت ایده آل از ضریب اطمینان 1.51=1/0.66 استفاده می شود. ولی در نگرش های جدید از توزیع پلاستیک تنش (اساس مقطع پلاستیک) استفاده می شود یعنی رسیدن کلیۀ تارهای مقطع به تنش تسلیم به عنوان یک حالت حدی درنظر گرفته شده و در عوض از ضریب اطمینان حدوداً 1.67 (مقدار دقیق این ضریب اطمینان به ضرایب ترکیبات بارگذاری و ضریب کاهش مقاومت بستگی دارد)، استفاده می شود. برای مقایسۀ این دو روش، اگر مثلاً برای مقاطع آی شکل (I) نسبت اساس مقطع پلاستیک به اساس مقطع الاستیک را برابر 1.14 فرض کنیم (که معمولا در همین حدودهاست)، خواهیم دید که ضریب اطمینان به کار رفته در هر دو نگرش قدیم و جدید تقریباً یکسان است. زیرا:
1.51*1.14=1.72 ~ 1.67
البته اختلاف این دو روش همواره یکسان نبوده و در اکثر مواقع اختلافی در حدود 10% با یکدیگر دارند که به نظرم در مبحث طراحی این اختلاف قابل قبول است.
مهندس جان ما دو نوع حالت حدی داریم:
1- حالت های حدی بهره برداری (نظیر کنترل خیز، ارتعاش و ......)
2- حالت های حدی مقاومت (نظیر کنترل تسلیم، کمانش، گسیختگی، لهیدگی، چروکیدگی و ....)
تکلیف کنترل های مربوط به تامین الزامات حالت های حدی بهره برداری کاملاً روشن است و نیازی به توضیح اضافی نیست. اما برای تامین الزامات مربوط به حالت های حدی مقاومت، در دنیا روش های مختلفی وجود دارد. در واقع در تمامی این روش ها هدف این است که با یک ضریب اطمینان مناسب الزامات حالت های حدی مقاومت کنترل شوند و اعضا و اجزای سازه از این بابت دچار مشکل نشده و به وظیفۀ محولۀ خود عمل کنند.
در آیین نامۀ AISC و به تبعیت از آن در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان روشی تحت نام روش حالات حدی نداریم! از نظر بنده حالت های حدی ارتباطی به نام روش های طراحی ندارند. البته عملکرد روش های مختلف طراحی به حالت های حدی مرتبط است. به بیان دیگر حالت های حدی یک موضوع هستند و نام روش های طراحی موضوعی دیگر. پس بهتر است همانند آیین نامۀ AISC و به تبعیت از آن همانند مبحث دهم مقررات ملی ساختمان از روشی تحت نام روش حالت های حدی استفاده نکنیم. من یک مثال می زنم تا موضوع کاملاً روشن شود. برای یک تیر دارای مهار جانبی کافی و مقطع فشرده: هم در روش LRFD و هم در روش ASD (روش مقاومت مجاز) رسیدن لنگر در مقطع به لنگر پلاستیک به عنوان یک حالت حدی در نظر گرفته شده است. بنابراین نمی توانیم بگوییم که نام روش LRFD روش حالت حدی است ولی نام روش ASD روش حالت هر اسمی که مدنظر باشد، است. از نظر بنده فلسفه و نگاه هر دو روش LRFD و ASD (جدید) به نحوۀ کنترل الزامات حالت های حدی مقاومت، یکسان بوده و فرق شان فقط مربوط به نحوۀ اعمال ضریب اطمینان در آنها است.
بنده فرض می کنم منظور شما روش ضرایب بار و مقاومت است. در این خصوص باید عرض کنم که نه تنها در روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) مثلاً در خمش از کل ظرفیت خمشی اسمی مقطع (لنگر پلاستیک مقطع) استفاده می شود، بلکه در روش مقاومت مجاز (ASD) نیز از همین نگرش استفاده می شود. پس سوال شما می تواند در مورد هر یک از این روش ها مطرح باشد. البته فلسفۀ روش تنش مجاز کمی متفاوت بوده و چون دیگر منسوخ شده است، بنده به جزئیات این روش نمی پردازم و در انتهای این نوشتار مختصر توضیحی خواهم داد.
در روش مقاومت مجاز (ASD) چون از یک ضریب اطمینانی در حدود 1.67 استفاده می شود، ازاین رو انتظار می رود تحت اثر بارهای واقعی، مثلاً خمش در تیرها به حداکثر ظرفیت خمشی اسمی خود (به لنگر پلاستیک مقطع) نرسند و رفتار مصالح الاستیک باقی بماند. به همین دلیل امروزه در آیین نامه ها، تحلیل الاستیک سازه ها مجاز دانسته شده است.
در روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) نیز به همین منوال است. زیرا در این روش حاصل تقسیم ضرایب بار بر ضرایب کاهش مقاومت در واقع معادل همان ضریب اطمینانی است که در روش مقاومت مجاز (ASD) مورد استفاده قرار گرفته است. یعنی تفاوت اصلی دو روش در نحوۀ اعمال ضریب اطمینان در طراحی بوده و اختلاف دیگری با هم ندارند. به بیان دیگر در این روش نیز انتظار می رود رفتار سازه تحت اثر بارهای واقعی (بارهای بدون ضریب) در مرحله الاستیک باقی بماند و به همین دلیل در این روش نیز امروزه در آیین نامه ها، تحلیل الاستیک سازه ها مجاز دانسته شده است.
نکته دیگر که شاید برای وضوح بیشتر مطلب ذکر آن ضروری باشد، این است که در روش تنش مجاز از توزیع الاستیک مقطع (اساس مقطع الاستیک) استفاده می شود یعنی رسیدن دورترین تار مقطع به تنش تسلیم به عنوان یک حالت حدی در نظر گرفته شده و در عوض مثلا در خمش و در حالت ایده آل از ضریب اطمینان 1.51=1/0.66 استفاده می شود. ولی در نگرش های جدید از توزیع پلاستیک تنش (اساس مقطع پلاستیک) استفاده می شود یعنی رسیدن کلیۀ تارهای مقطع به تنش تسلیم به عنوان یک حالت حدی درنظر گرفته شده و در عوض از ضریب اطمینان حدوداً 1.67 (مقدار دقیق این ضریب اطمینان به ضرایب ترکیبات بارگذاری و ضریب کاهش مقاومت بستگی دارد)، استفاده می شود. برای مقایسۀ این دو روش، اگر مثلاً برای مقاطع آی شکل (I) نسبت اساس مقطع پلاستیک به اساس مقطع الاستیک را برابر 1.14 فرض کنیم (که معمولا در همین حدودهاست)، خواهیم دید که ضریب اطمینان به کار رفته در هر دو نگرش قدیم و جدید تقریباً یکسان است. زیرا:
1.51*1.14=1.72 ~ 1.67
البته اختلاف این دو روش همواره یکسان نبوده و در اکثر مواقع اختلافی در حدود 10% با یکدیگر دارند که به نظرم در مبحث طراحی این اختلاف قابل قبول است.