طراحی سازه های فولادی به روش حالت حدی

در طول دو دهه اخیر پیشرفت های چشمگیری در مفاهیم سازه های بتنی و روش های اجرای آنها حاصل شده است. این پیشرفت ها اثرات پردامنه ای بر روند طراحی به جای گذاشته و منجر به ظهور طراحی سازه های فولادی به روش حالت حدی شده است.

در این روش مفاهیم ایمنی سازه به دلیل بررسی مسئله از دید احتمالات و حصول تجربایت و تحقیقات بیشتر، کاملاً بهبود یافته و علاوه بر این قابلیت بهره برداری از سازه نیز کاملاً مورد تأکید قرار گرفته است. از این رو، روش طراحی حالت حدی به دلیل امتیازات عملی برجسته خود به عنوان پایه و اساس طراحی در آیین نامه های جدید بسیاری از کشورهای جهان پذیرفته شده است.

اهداف طراحی به روش حالت حدی

هدف از طراحی به روش حالت حدی، حصول اطمینان از ایمنی و بهره برداری از سازه در طول عمر آن است و اینکه سازه برای استفاده ای که مورد نظر بوده نامناسب نشود. یعنی با نقض یک یا چند ملاک تعیین کننده کارکرد و استفاده، به یک حالت حدی نرسد. حالت حدی متناظر با حداکثر ظرفیت باربری سازه، یعنی ایمنی آن، حالت حدی گسیختگی یا حالت حدی نهایی خوانده می شود. در حالی که حالات حدی دیگری که متناظر با نحوه کارکرد سازه تحت اثر بارهای بهره برداری باشند، حالت حدی بهره برداری نامیده می شوند.

فرضیات اولیه برای حالت حدی گسیختگی در خمش خالص و خمش توام با بار آن طوری بیان شده که بر روی هم به روش طراحی یکنواختی برای تمامی کنش های عادی، یعنی کشش محوری و فشار محوری، خمش ساده یا خمش توام با نیروی محوری (فشاری یا کششی) می انجامد. توزیع تنش فشاری در بتن در موقع گسیختگی یعنی در حالت حدی نهایی بر اساس منحنی تنش کرنش مفروض برای این حالت طراحی است.

رابطه تنش کرنش که توصیه شده سهمی - مستطیلی است و می توان آن را به وسیله یک سهمی درجه دوم که در کرنش 0/002 به فراز خود می رسد و سپس به خطر مستقیمی که با حفظ مقدار حداکثر تنش تا کرنش 0/0035 امتداد می یابد، نشان داد.