آشنایی با روش های طراحی در مهندسی

آشنایی با روش های طراحی در مهندسی

انواع روش های طراحی و تحلیل و رابطه بین انها
1- روش طراحی تنش مجاز

2- روش طراحی مقاومت نهایی
3- روش طراحی حالات حدی
4- روش طراحی خمیری

در کل 3 روش طراحی داریم. روش تنش مجاز و روش خمیری و روش بار و مقاومت یا همان LRFD
حال خود روش LRFD خود دو گونه است. روش حدی که همان روش استفاده شده در مبحث نهم می باشد و دیگری روش مقاومت نهایی که روش استفاده شده در ACI می باشد.

:  *انواع روش های تحلیل
1- روش تحلیل خطی 
2- روش تحلیل غیر خطی
3- روش تحلیل p - delta 
4- روش تحلیل دینامیکی

در روش تحلیل نیز به دو دسته کلی تقسیم می شود.1- تحلیل خطی 2-تحلیل غیر خطی
حال خود این 2روش به 2 زیر گزینه تقسیم می شود. روش استاتیکی و روش دینامیکی.
یعنی می شود: روش تحلیل خطی استاتیکی و روش خطی دینامیکی و روش غیرخطی استاتیکی(که به عنوان روش پوش آور عنوان می شود) و روش غیر خطی دینامیکی.
حال یک نکته دیگری وجود دارد و آن اینست که روش دینامیکی نیز بسته به اینکه خطی باشند یا غیر خطی خود به 2 صورت می باشند. دینامیکی طیفی و دینامیکی تاریخچه زمانی.

حال کاملترین روش، روش تحلیل غیرخطی تاریخچه زمانی می باشد که بسیار پیچیده و وقت گیر می باشد و نیاز به فرد صاحب صلاحیت دارد.
.

چنانچه مسیر بار گذاری و بار برداری رفتاری خطی داشته باشد به آن مصالح ، مصالح خطی و در غیر اینصورت به اینگونه مصالح ، مصالح غیر خطی می گوییم

با این تعاریف به طور کلی می توانیم چهار حالت در کلیه مصالح در نظر داشته باشیم . نرم افزارهای طراحی سازه ای که روش آنالیز آنها به روش ماتریسی می باشد ( همانند ETABS و ... ) با فرض استفاده از مصالح با رفتار

نحوه انتخاب روش تحلیل با توجه به روش طراحی
1- روش طراحی تنش مجاز------- چون این یه روش طراحی خطی است پس حتما باید روش تحلیلی ان نیز خطی باشد.
2- روش طراحی مقاومت نهایی------- چون این یه روش طراحی غیر خطی است پس حتما باید روش تحلیلی ان نیز غیر خطی باشد. ولی چون روشهای تحلیل غیر خطی بسیار مشکل و وقت گیر و هزینه بر می باشد ایین نامه اجازه تحلیل به روش خطی را داده است.

3- روش طراحی حالات حدی------ چون این یه روش طراحی غیر خطی است پس حتما باید روش تحلیلی ان نیز غیر خطی باشد. ولی چون روشهای تحلیل غیر خطی بسیار مشکل و وقت گیر و هزینه بر می باشد ایین نامه اجازه تحلیل به روش خطی را داده است.
4- روش طراحی خمیری ------ در این روش هم روش طراحی غیر خطی است و هم روش تحلیل غیر خطی است . و اجازه تحلیل خطی به دلیل تفاوت زیاد در نتایج را نمی دهد.

جایی که اشاره فرمودین روش طراحی مقاومت نهایی یک طراحی غیر خطی می باشد کاملا اشتباه می باشد. چون دقیقا این روش بر فرضیات خطی و قانون هوک استوار می باشد.
پس:

طراحی های تنش مجاز و ضرایب بار و مقاومت بر فرض تحلیل خطی استوارند.
اما روش طراحی خمیری خود مجزاست که البته آن نیز به صورت خطی و بار روش کار مجازی تحلیل می شود و البته با ترفندهایی نتایج را به نتایج روش غیرخطی سوق می دهند.

در واقع تمام روش های طراحی موجود تماما بر فرض قاونون هوک استوارند. فقط ممکن است سوالی بوجود بیاید و اینکه روش تحلیل های غیر خطی پس کجا کاربرد دارد.
خب از روش های تحلیل غیر خطی برای طراحی استفاده نمی شود بلکه برای کنترل استفاده می شود.مثلا سازه ای قبلا با روش های موجود خطی طراحی شده اند و حال با روش های غیرخطی کنترل می کنند که آیا این مقاطع پاسخگوی بارهای وارده در محدوده غیر خطی هستند یا خیر.
موفق باشید.

 Linear - Elastic آنالیز سازه را انجام می دهند . چراکه روش حل ماتریسی سازه ها بر این اساس استوار است

تفاوت روش طراحی تنش مجازASD با مقاومت نهایی LRFD

1- روش الاستیک : تا سال 1950این نوع سازه ها براساس روش ASD یا تنش مجاز طراحی می شدند و به عبارت دیگر طراحی اعضاء فلزی این نوع سازه بگونه ای صورت می گرفت که اعضاء براثر بارهای وارده از حد الاستیک خود خارج نشوند و استفاده از این روش تاکنون نیز در اکثر کشورهای جهان از جمله ایران ادامه داشته و آئین نامه های داخلی کشور ایران و فصل دهم مقررات ملی ساختمان نیز براساس این روش تدوین گردیده است .
ضریب اطمینان بارهای وارده و مقاومت در این روش طراحی به شکل زیر است :

= ضریب مقاومت = ضریب بار
برای مثال ضریب اطمینان مقاومت کششی فولاد 0.6 یعنی fb=0.6fy می باشد .

2- روش پلاستیک یا خمیری
از سال 1980 با افزایش کیفیت مصالح و ارتقاء سطح کیفی اجرا ، روش پلاستیک یا مقاومت نهایی LRFD بعنوان یک روش علمی ترو اقتصادی تر در بعضی از کشورها جایگزین روش ASD یا الاستیک گردید .
در این روش به اعضاء سازه ها اجازه داده می شود براثر بار وارده ناشی از بارگذاری از حد الاستیک خود خارج و به حد پلاستیک یا خمیری خود برسند و همین موضوع باعث افزایش مقاومت اعضاء و کاهش هزینه ساخت و اقتصادی تر شدن سازه می گردد .
ضریب اطمینان بارهای وارده در بارگذاری این نوع سازه های و ضریب اطمینان مقاومت به شکل زیر می باشد :

= ضریب مقاومت = ضریب بار

همانگونه که می بینیم ضرایب تنها در بار اعمال می شوند .

این روش بدلیل نیاز به رعایت استانداردهای مصالح و افزایش کیفیت اجرا در بیشتر کشورها از جمله ایران مورد استفاده قرار نگرفته است و اجرای این روش طراحی می بایست متناسب با افزایش کیفیت مصالح و ارتقاء کیفی اجرایی سازه های فلزی در کشورهای مختلف صورت گیرد .

روش های طراحی این دو نیز در ETABS بگیم خالی از لطف نیست .
این آیین نامه هایی که الان میگم بر اساس مقررات ملی مبحث 10 با ویرایش 87 می باشد :
برای روش تنش مجاز :
باید در ETABS از ایین نامه AISC-ASD89 که تطابق خیلی نزدیکی با مبحث دهم دارد استفاده کنیم
برای روش حدی نهایی :
باید در ETABS از آیین نامه AISC360-05/IBC2006 استفاده کنیم که این آیین نامه هم تطابق در حد 95 درصد با مبحث دهم دارد