ارزيابي شاخص ايمني و كاليبراسيون ضرايب بار و مقاومت تيرهاي بتني مسلح تحت اثر تلاش‌هاي خمشي، برشي و پيچشي

Evaluation of Safety Index and Calibration of Load and Resistance Factors for Reinforced Concrete Beams under Bending, Shear and Torsion Demands

هدف از طراحي اعضاي سازه‌اي، مقاومت در برابر بارهاي وارده است به‌طوري‌كه ايمني سازه‌ي موردنظر با توجه به شرايط مختلف بارگذاري تأمين شود. روش موجود در آئين‌نامه‌ طراحي بتن ايران و مبحث نهم استفاده از ضرايب ثابت بار و مقاومت بدون در نظر گرفتن ماهيت تصادفي پارامترهاي طراحي مي‌باشد. عدم قطعيت‌هاي موجود در پارامترهاي طراحي نظير بار و مقاومت موجب تغيير ايمني سازه‌ شده و استفاده از ضرايب ثابت در حالت‌هاي مختلف بارگذاري گاهي طراحي را غير ايمن و غيراقتصادي مي‌سازد. در مقاله حاضر به طراحي احتمالاتي تيرهاي بتني مسلح تحت اثر هم‌زمان تلاش‌هاي خمشي، برشي و پيچشي پرداخته شده است. براي اين منظور روابط تحليلي توابع حالت حدي براي تركيب تلاش‌هاي مختلف استخراج شده‌اند. با استفاده از اين روش، طراح مي‌تواند بر اساس اهميت سازه و سطح ايمني موردنياز اقدام به طراحي نمايد؛ يعني براي سطح ايمني موردنياز مالك يا كارفرما، طراحي اعضاي بتني انجام مي‌گيرد. در ادامه مقاله ضرايب بار و مقاومت در شاخص‌هاي مختلف ايمني محاسبه شده و تأثيرپذيري آئين‌نامه از ضرايب بار و مقاومت بررسي شده است. به كمك روش ارائه شده در اين تحقيق، طراح قادر است با تغيير شرايط حاكم بر مسئله نظير ابعاد، بار وارده و خصوصيات مقطع با توجه به ايمني سازه به طراحي اقدام نمايد. براي انجام كار، يك برنامه كامپيوتري در محيط متلب نوشته شده است كه روش مورد استفاده در محاسبه شاخص‌هاي ايمني روش شبيه‌سازي مونت‌كارلو مي‌باشد.

The aim of designing of the structural members is withstanding the members or structures against the different loading conditions such that the safety of the system could be preserved. The conventional method for designing of reinforced concrete members in Iranian concrete code is based on load and resistance factor. Although, load and resistance parameters are random variables, and in the mentioned Code the constant values have been designated for them during the designing procedure. Accounting these factors as the constants parameters will ultimately be led to the unsafe and uneconomical designs. The main purpose of this paper is probabilitybased designing of reinforcement concrete beams under simultaneous effects of bending, shear and torsion actions. For this purpose, analytical relations of the limit states for combination of bending, shear and torsion have been developed. Using the method, the structural designers could be fulfilled the designing of the RC beams based on the importance of structures and the required safety indexes of the owners.  The next goal of this investigation is evaluation and calibration of load and resistance factors for desired safety index. The economic and fully probabilistic designing of concrete beams for simultaneous effects of bending, shear and torsion are available by implementing the proposed design procedures. In order to calculate the safety indexes a computer program has been written in the MATLAB environment, and the Monte Carlo simulation technique has been utilized.