طراحی سقف کامپوزیت چگونه انجام می شود؟

به این ترتیب داریم:

در فرمول بالا، Ape، سطح موثر ورق فولادی بدون در نظر گرفتن آج‌ها و fyp,d، مقاومت تسلیم طراحی برای ورق فولادی است. در طراحی سقف کامپوزیت فرض می‌شود که بتن در عمق کامل در حد فاصل تحت فشارترین لایه تا محور خنثی، به 85 درصد مقاومت فشاری خود می‌رسد. عمق بتن تحت فشار و موقعیت قرارگیری محور خنثی از سطح بالایی سقف با استفاده از رابطه زیر به دست می‌آید:

مقاومت گشتاوری برابر است با:

در فرمول بالا:

• z: بازوی گشتاوری است که از رابطه زیر به دست می‌آید:

• hs: عمق سقف
• e: فاصله عمودی محور مرکز هندسی از کف ورق
• b: واحد عرض سقف

اگر محور خنثی پلاستیک بر روی ورق فولادی قرار داشته باشد، طراحی مقاومت گشتاوری به ازای واحد عرض طبق رابطه زیر به دست می‌آید:

بازوی گشتاوری در فرمول بالا از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

مقاومت پلاستیک کاهش یافته ورق نیز از رابطه زیر به دست می‌آید:

در فرمول بالا:

• ep: فاصله سطح پایینی ورق تا محور خنثی پلاستیک
• Mpa: مقاومت خمشی ورق فولادی در واحد عرض سقف (در این رابطه تاثیر کمانش موضعی در بخش‌های تحت فشار ورق با استفاده از عرض موثر در نظر گرفته شده است.)

محاسبه مقاومت در برابر اتصال برشی جزئی چگونه انجام می شود؟

مقاومت گشتاوری طراحی بر واحد عرض برای اتصال برشی جزئی از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

مقاومت بتن برای اتصال برشی جزئی (Nc) از رابطه زیر به دست می‌آید:

در فرمول بالا:

• τu,Rd: مقاومت برشی طراحی (τu,Rk/γVs) است که τu,Rk از آزمایش‌های تعیین رفتار شکل‌پذیری سقف به دست می‌آید.
• b: عرض واحد سقف
• Lx: فاصله سطح مقطع از نزدیک‌ترین تکیه‌گاه

نکته: در صورت عبور Nc از Nc,f، مقاومت برشی کامل خواهد بود.

مقدار ضریب اطمینان جزئی برای مقاومت برشی سقف کامپوزیت معمولا 1.25 در نظر گرفته می‌شود. محاسبه بازوی گشتاور (z) از طریق رابطه زیر صورت می‌گیرد:

عکس‌العمل تکیه‌گاهی، مقاومت برشی طولی را افزایش می‌دهد. به این ترتیب، احتمال افزایش مقاومت بتن به دلیل افزایش اتصال برشی جزئی وجود دارد. از این‌رو، مقاومت برشی طراحی (τu,Rd) بعد از حذف اثر عکس‌العمل تکیه‌گاهی محاسبه می‌شود. مقدار افزایش یافته مقاومت برشی برابر است با:

در فرمول بالا:

• REd: عکس‌العمل تکیه‌گاهی
• μ: ضریب اسمی با مقدار پیشنهادی 0.5

روش تجربی m و k چیست؟

یکی از روش‌های نیمه تجربی مورد استفاده برای تعیین اتصال برشی جزئی در سقف‌های کامپوزیت، روش m و k است. استفاده از این روش طبق استاندارد اتحادیه اروپا مانعی ندارد. m و k، به ترتیب بیانگر ثابت تجربی اتصال مکانیکی و مولفه‌های اصطکاکی برای مقاومت برشی سطح اتصال بتن و عرشه فولادی هستند. هر دو این ثابت‌ها توسط آزمایش و اعمال بار چرخه‌ای تا گسیختن پیوند شیمیایی سطح اتصال بتن و فولاد تعیین می‌شوند. مزیت اصلی روش m و k، امکان استفاده آن برای هر دو رفتار شکننده و شکل‌پذیر است. رابطه زیر، نحوه محاسبه مقاومت برشی طراحی در این روش را نمایش می‌دهد:

• b: عرض واحد سقف کامپوزیت
• dp: فاصله بین محور مرکزی پروفیل ورق فولادی تا بالاترین لایه تحت فشار سقف کامپوزیت
• Ap: مساحت اسمی سطح مقطع پروفیل ورق فولادی در عرض واحد
• m و k: ضرایب تجربی بر حسب نیوتون بر میلی‌متر مربع (این ضرایب باید توسط سازنده عرشه ارائه شوند.)
• Ls: دهانه برش (L/4 برای بارهای یکنواخت یا فاصله تا نزدیک‌ترین تکیه‌گاه برای دو بار نقطه‌ای متقارن)

نکته: در صورت استفاده از روش m و k، حداکثر نیروی برشی عمودی طراحی نباید از V1,Rd بیشتر باشد.

مهار انتهایی چیست؟

برای ورق‌هایی که دارای اتصال مکانیکی و اصطکاکی با بتن هستند، اتصال برشی را می‌توان توسط جوشکاری برشگیر بر روی ورق یا تغییرشکل انتهای ورق فولادی تقویت کرد. در این شرایط، مقاومت طراحی با استفاده از روش اتصال برشی جزئی قالب محاسبه است. به این ترتیب، مقاومت طراحی برشگیر از رابطه زیر به دست آورد:

و

در فرمول بالا:

• ddo: قطر حلقه جوش (حدود 1.1 برابر قطر بدنه برشگیر در نظر گرفته می‌شود.)
• a: فاصله مرکز برشگیر تا انتهای ورق (کمتر از 1.5ddo نباشد.)
• t: ضخامت ورق