فولاد (Steel)

د فولادو په تركيب كې اوسپنه او كاربن وجود لري. د فولادو په تركيب كي د كاربن فيصدي (0.15-0.3)  ده. د ودانيزو کارونو لپاره تر ډېره ګاډر، سيخ او سيم کارول کيږي.

د سيخ قطر د (5mm-50mm) تر منځ دی او كه چيرې د 5mm څخه كم قطر ولري؛ هغه ته سيم ويل كيږي. سيخ هم په مربعي او هم په دايروي مقطع جوړېږي خو دايروي مقطع زيات استعمال لري. دايروي مقطع لرونکي سيخونه په دوه ډوله دي؛ يو Reinforced  يا رخداره او بل Plain يا بې رخه Steel دي، Steel ته رخي د دې لپاره وركول كيږي چې د كانكريټو سره ځان ښه محكم ونښلوي.

g_steel = 7850_kg/m³

Tension resistance in steel = (6_ton – 11_ton) /cm²

Compression resistance in steel = (5_ton -25_ton) /cm²

Steel د مقناطيس كيدو قابليت لري، زنګ په اساني سره قبلوي او په آسانۍ سره د شکل بدلون پكښې منځ ته راځي.

د فولادو صنفونه:                                                                                teel classes:

Class of steel	Tension resistance of steel
	Lb / in2	Kg / cm2
A-I	30000	2100-2400
A-II	40000	2800-3000
A-III	50000	3500-4000
A-IV	60000	4200-6000

 

د مختلفو قطر لرونكو سيخونو د وزن پيدا كولو طريقه:

Wight of steel = (d² /36)*0.222kg/m

Or: Wight of steel = (d² /162.162)kg/m

d = Diameter of steel in mm

مثال: د 1m سيخ وزن چې 16mm قطر لري، پيدا كړئ.

حل: د پورتنيو فارمولونو څخه په استفاده كولای شو چې وليكو:

W= (16²/ 36)*0.222= 1.5786 kg/m

Or: W= 16²/162.162= 1.5786kg/m

په مومنټ كې د بيم د مقطع (غوڅې) تحليل

Flexural Analysis of Beam

په بيم كې مقاومتي جوړه قوې

The Resisting Couple in Beam

 

د ستاتيك  Static او د موادو د مقاومت Strength of materials څخه پوهيږو چې د

خارجي قواوو د اثر په وجه چې د Beam  په هره برخه كي مومنټ رامنځته كوي؛ نو د  Beam  په مقطع كي Section of Beam يو شمير داخلي تشنجات يا Stresses په وجود راوړې.

كه چېري مونږ د كششي مقاومت د قواو محصله په Nt او د فشاري مقاومت د قواومحصله په Nc سره وښيو، نو د دغو دواړو قواو تر منځ د جوړه قواو سيسټم يا Couple force system) (منځته راځي چې بايد د خارجي قواو د اثر په وجه په بيم كې د را منځته شوو مومنټونو په مقابل كې مقاومت وكړي.

Nt د فولادو د مقاومتي قوې څخه عبارت دی چې په كششي يا Tension ساحه كې موقيعت لري او د Steel د ثقل د مركز څخه په نظر كي نيول كيږي.

Nc د كانكريټو د مقاومتي قوې څخه عبارت دی چې په فشاري يا Compression ساحه كي قرار لري او ستاتيك نشي كولاي چې ارتفاع يي تعين كړي او د عمل نقطه يي وټاكي؛ ځكه چې د عمل نقطه يې تغيير كوي.

د Nc او Nt  په منځ كي فاصله د z   يا Lever arm په نامه ياديږي.

نهايي بار يا نهايي وزن يا Ultimate Load د هغه بار څخه عبارت دی چې د نهايي مومنټ Ultimate Moment د پيدا كولو لپاره ورڅخه استفاده كيږي.

مخكې له دې چې د يو كانکريټي مقطع په تحليل شروع وكړو؛ په كار ده چې د كانکريټ او سيخ يو ځاي شكست Balance failure او Stress and Strain په مرسته داسې اساسي او بنسټيز فارمولونه استخراج كړو چې د كانګريټي عناصرو په تحليل او ډيزاين كي كاريږي.

 

Model of Elasticity = Stress / strain = E = f / Є

Є = f / E    ,     F = f / A

Force = Stress * Area

فشار= قوه / مساحت        يا   Stress = Force / Area

Stress: عبارت له هغه داخلي فشار څخه دی چې په يو ساختماني عنصر كې د خارجي قواوو د تاثير په وخت كې منځته راځي.

Strain: د اصلي اوږدوالي او د اوږدوالي د تغيير نسبت دی چې دغه تغير هم د خارجي قواو په اثر منځته راځي.

د ساختما ني موادو stress او strain  د ګراف په وسيله په لاندې ډول ښودلای شو:

كله چې د كانكريټو strain = 0.003 in / in ته ورسيږي نو كانکريټ شكست كوي ځكه دغه قيمت د كانكريټو لپاره اعظمي دی.

سټرس كوږوالي                                         Fy = yield stress of steel

سټرس شكست                                   Fb = breaking stress of steel

سټرس نهايي                                     Fu = ultimate stress of steel

Cb/d=0.003/ (0.003+fy/Es) =….Cb=d (0.003)/ (0.003+fy/Es) = d (0.003/0.003+fy/Es

E_steel = 29*10⁶psi

Cb = d (0.003/0.003+fy/2910⁶) = d (0.003/0.0032910⁶+fy/2910⁶)

……. =d (0.0032910⁶/ (0.0032910⁶+fy)

Cb = d (87000/87000+fy)…………F.P.S system

Cb = d (6117/ 6117 +fy)…………..M.K.S system

a = β₁ * Cb

β₁ = 0.85 – 0.05 (fc- 4000)/1000…….. if 4000<fc<8000 …F.P.S system

β₁ = 0.85                                        …….if      0<fc`<4000…F.P.S system

β₁ = 0.65                                     …….if     fc`>8000 …F.P.S system

β₁ = 0.85 – 0.05 (fc280)/1000 ……if    280 < fc <560 …M.K.S system

β₁ = 0.85                                           if    0 < fc` <280… M.K.S system

 

∑fx = 0

Nt –Nc = 0

Resisting Moment = Nc (z) = Nt (z)

Mb = Nc (z) = 0.85fc`(ab)(d-a/2)

Or Mb = Nt (z) = As fy (d-a/2)

Mub = Ǿ Mb

Ǿ = 0.9

هر كله چې مونږ د Balance حالت ټول قيمتونه په 0.75 کي ضرب كړو نو د توازن شكست به په كششي شكست حالت باندې بدل شي.

د ځينو مخففاتو پيژندنه:

C_max = 0.75 Cb, a_max = 0.75a and etc……….

Cb = distance from N.a up to top fibber

d = effective depth

fy= marl of steel or grad of steel

Es = model of elasticity

Ncb = balance compressive force

z = liver arm or distance between Nc and Nt

Nt = tension force

Mb = balance moment

Mub = ultimate balance moment

Ǿ = coefficient

β₁ = coefficient

Cmax maximum of C

a max = maximum of a

b = width of beam section

 

د فولادو نسبت    Steel ratio  (P)

P   د فولادو د مقطع  As  او د كانكريټو د مقطع مساحت (bd) تر منځ نسبت كنټرولوي. هغه وخت P كولاي شي چې دغه نسبت كنټرول كړي چې لاندې شرط صدق وكړي:

 

                                                                                                                P _min < P_act < P_max

P _act =As/bd   ,   P_min = 200/fy…F.P.S.  , P_min = 14.06/fy ….M.K.S.

P_max = 0.750.85 β₁(fc`/fy) (87000/87000+fy)…..F.P.S.

P_max = 0.750.85 β₁(fc`/fy) (6117/6117+fy)…..M.K.S.

په پورته فورمولونو مجهولات په لاندې ډول دي:

As  – د steel   مساحت                                            P_max  د steel  اعظمي نسبت

P_min  – د steel  اصغري قيمت                                             fc`  – د كانكريټو مارك

P_act  – د steel حقيقي نسبت

 

د ساختماني شكست ډولونه

يو ساختمان عمومآ په درې ډوله ماتوالی كوي:

1 – كششي ماتوالي                                                   Tension failure

2 – فشاري ماتوالي                                         Compression failure

3 – يو ځای ماتوالي                                              Balance failure

د كانکريټي ودانیو په ډيزاين كې زموږ هدف كششي ماتوالی دی، ځكه په پاته دوه ډوله ماتوالي كې موږ دا موقع نشو موندلی چې د تعمير څخه ووزو يعني ماتوالی ډير ژر او ناڅاپه پيښيږي.

كه چېرې P_max< P_act  وي؛ فشاري ماتوالی را منځته كيږي او كه چېري P_max> P_act  وي؛ كششي ماتوالی را منځته كيږي.

د فشاري او كششي ماتوالي د مخنيوي لپاره بايد د كانكريټو مقطع بيځايه غټه نكړو او هم بايد د steel   مقدار زيات نه وي .كه چېري P_b  كم وي نو steel  ماتيږي، څنګه چې د steel ماتېدل ناڅاپي نه دي نو ځكه نظر فشاري ماتوالي ته ور باندې ترجيح وركوو. ځكه نو:

P_max = 0.75 P_b

P_b  په 0.75 كي ضربوو تر څو يي قېمت كم شي او بيا دغه لږ قېمت د خپلو محاسباتو لپاره P_max په نظر كي نيسو.هغه وخت چې steel او concrete په يوه وخت كي د yield نقطي ته ورسيږي؛ دغه ته د توازن حالت يا Balance condition  وايي، په دغه حالت كي موږ لرو چې:           قوه په كششي ناحيه كې = قوه په فشاري ناحيه كي

په هغه وخت كي چې سیخ نظر كانکريټ ته لږ مقاومت ولري نو Tension failure را منځته كيږي نو په دغه وخت كي فشاري قوه Nc = 0.85fc`ab كمه او  concrete stress block وړوكی كيږي. په ډيزاين كې بايد د Tension failure يا كششي ماتوالي څخه هم مخنيوی وشي، د داسې ډيزاين كوښښ وشي چې بلكل ماتېدنه رامنځته نشي او د              =As/bd  P_act  نسبت بايد د stander مطابق وساتل شي:

P_max   > P_act  >  P_min

_{عظمت‌الله احمدي}

[review]