پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک کمانش پوسته های کروی کم عمق FGMبا ماده وابسته به دما

دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک کمانش پوسته های کروی کم عمق FGMبا ماده وابسته به دمابا فرمت pdfدر90صفحه.

این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده از منابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده است.                                                 

پروژه / پایان نامه آماده: بررسی و شبیه سازی کمانش در نانولوله های کربنی با استفاده از نرم افزار آباکوس (121 صفحه)

پروژه / پایان نامه آماده: بررسی و شبیه سازی کمانش در نانولوله های کربنی با استفاده از نرم افزار آباکوس (121 صفحه)

تحقیق در مورد کمانش

فرمت فایل: word

تعداد صفحه:40

کمانش

کمانش را می‌توان به صورت تغییر شکل ناگهانی سازه در اثرگذاری بار از حد بحرانی تعریف نمود کمانش حالت خاصی از ناپایداری در سازه‌ها است که در اثر عدم وجود تناسب میان ابعاد هندسی سیستم ایجاد می‌گردد.

در یک نگاه عمومی‌تر ناپایداری ناشی از وجود اجزای دینامیکی نظیر فنرها را نیز در همین مقوله مطالعه نمود.

در این فصل ابتدا نمونه‌ا ی از ناپایداری در سیستم میله- فنر را بررسی نموده سپس بحث را به سایر انواع ناپایداری بسط می‌دهیم. در ادامه نحوه تحلیل ناپایداری و کمانش در مدلها به کمک نرم‌افزار ANSYS را بررسی نموده مثالهای مطرح شدة قبلی را مجدداً به کمک نرم‌افزار تحلیل می‌نماییم.

   

تیر یک سردرگیر شکل(1-10)( الف) را با بارگذاری مشخص شده در نظر بگیرید در شکل(ب) وضعیت تغییر شکل یافته( وضعیت تعادل نهایی) مدل تحت بارگذاری ترسیم شده‌است. در صورتیکه تیر پس از اعمال بارگذاری و رسیدن به وضعیت تعادل( در شکل ب) در حالیکه نیروی Fبه تیر وارد می‌شود کمی از موقعیت خود خارج شده و مجدداً رها گردد به وضعیت تعادل خود (شکل ب) باز خواهد گشت. اکنون مدل شکل 2-10 را در نظر بگیرید .

   

شکل 2-10

در شکل 2-10 تیری را ملاحظه می‌نمایید که به کمک یک فنر پیچشی به تکیه‌گاه متصل گردیده است. نیروی P که دقیقاً در امتداد محوری وارد می‌گردد تعادل تیر را برهم نخواهد زد. ولی در صورتی که موقعیت تیر مقدار کمی از وضعیت افقی منحرف گردد به علت گشتاور ایجادشده در اثر نیروی P ممکن است تیر در وضعیت تعادل جدیدی قرار گیرد.

طبق روابط حاکم بر مدل‌های استاتیکی خواهیم داشت:

 ( کوچک:)

ازروابط بالا با فرض  نتیجه می‌شود:

در صورتیکه p<pcr پس از انحراف از وضعیت تعادل اولیه تیر مجدداً به وضعیت تعادل نخستین خود باز خواهد گشت.در صورتیکه p>pcr به محض ایجاد میزان کمی انحراف از وضعیت تعادل سیستم ناپایدار خواهد شد و تیر شروع به دوران می‌کند.و اگر p=pcr : پس از انحراف وضعیت اولیه( در صورتیکه کوچک باشد). تیر دروضعیت جدید به صورت متعادلی باقی خواهد ماند. در واقع در این حالت تیر یک وضعیت تعادل منحصر به فرد ندارد.برای آشنایی بیشتر با وضعیت‌های مختلف تعادل سیستم‌ها به مثال زیر توجه کنید:

اگر تیر شکل 3-10 را به صورت ی ک جسم صلب در نظر بگیریم وضعیت آنرا تنها با یک متغیر( مثلاً زاویه دوران تیر) مشخص نمود تحت بارگذاری مشخص شده در شکل وضعیت تعادل در  می‌باشد. با افزایش p این وضعیت تغییر نخواهد نمود. در صورتیکه تیر کمی از وضعیت تعادل منحرف گردد نیروی بازگرداندة p مجدداً آنرا به وضعیت تعادل نخستین باز می‌گرداند. نمودار تعادل برحسب مقادیر مختلف نیرو در شکل 4-10 نشان داده شده‌است.

شکل 4-10

وضعیت بارگذاری شکل 5-10 را در نظر بگیرید.

   

شکل 5-10

با توجه به روابط استاتیکی حاکم بر سیستم می‌توان نوشت:

یعنی به ازاء مقادیر مختلف P مقادیر مختلف  مشخص‌ کنندة وضعیت تعادل بدست خواهد آمد. شکل 6-10 نمودار( تعادل)برحسب P را نمایش می‌دهد:

   

شکل 6-10

حالت آخری که مورد بررسی قرار می‌گیرد بارگذاری فشاری در امتداد محور تیر می‌باشد: با افزایش p در صورتی که تیر به کمک عامل خارجی از وضعیت تعادل اولیه خارج نشود ( شکل 7-10) وضعیت خود را حفظ خواهد کرد و در واقع به ازاء هر p ،  وضعیت تعادل خواهد بود. ولی در صورتیکه تیر کمی از وضعیت  منحرف گردد ( شکل 8-10) می‌توان معادل حاکم بر مدل را به صورت زیر نوشت:

   

شکل 7-10                  شکل 8-10

اگر p>pct باشد پس از انحراف از وضعیت اولیه تیرناپایدار خواهد شد و سقوط خواهد کرد. در صورتیکه p=pcr پس از انحراف در هر  دیگری به تعادل خواهد رسید یعنی سیستم تنها یک وضعیت تعادل ندارد( شکل 10-9)

   

 اکنون می‌خواهیم معادلات تعادل مدل شکل 10-10 را بررسی نماییم.

سیستم مطرح‌شده دارای دو درجه آزادی می‌باشد.

فرض کنید میزان دوران هر یک از میله‌ها نسبت به محور عمودی را مختصات آن میله در نظر بگیریم. به کمک این دو مختصات می‌توان وضعیت سیستم را کاملاً مشخص نمود نمودار پیکرة آزاد هر یک از میله‌ها به صورت شکل 11-10 خواهد بود.

   

شکل 11-10

با فرض کوچک بودن زوایای خواهیم داشت:

(1-10(

با در نظر گرفتن رابطة:     

با استفاده از  با استفاده از روابط بالا داریم:

مجددا با استفاده از فرض کوچک‌بودن  خواهیم داشت:

معادلات 1-10 و 2-10 را می‌توان به صورت ماتریسی نوشت:

همچنانکه مشاهده  می‌نمایید شکل این معادله به صورت یک مسئله مقدار ویژه می‌باشد. برای بدست آوردن مقادیر ویژه معادله بالا از روش مطرح شده در فصل نهم استفاده می‌گردد.

در حالت خاص  و را محاسبه می‌نماییم

بنابراین:

مثال: دراین مثال مدل طرح شده در شکل 10-10 در یک حالت خاص در نرم‌افزار ANSYS مورد تحلیل و بررسی قرار خواهد گرفت. مدل المان محدود سیستم مذکور در شکل 13-10 ترسیم شده‌است.

شکل 13-10

حل:

برای مش‌بندی تیرها از المان Lonk 1 استفاده شده‌است. از آنجا که المان مذکور خمش را مدل نمی‌کند اتصال دو تیر به کمک گره رفتار« پین» را مدول خواهد کرد.

تحقیق در مورد گودبرداری و پی کنی

فرمت فایل: word


تعداد صفحه:69

گودبرداری و پی کنی

طبقه بندی زمینها

زمینها رابر حسب مورد می توان بر حسب نوع (اندازه) مصالح متشکله، برحسب وضعیت طبیعی، و یا برحسب میزان نشست و قابلیت تراکم طبقه بندی نمود.

الف). طبقه بندی زمینها بر حسب نوع مصالح متشکله

مصالح تشکیل دهندة انواع زمینها، به غیر از زمینهای سنگی، عبارتند از شن، ماسه، سیلت، رس و مواد آلی یا ارگانیکی حاصله از گیاهان.

ب) طبقه بندی زمینها بر حسب وضعیت طبیعی

زمینها را بر حسب وضعیت طبیعی به دو دسته زمینهای خاکریزی شده یا مصنوعی و زمینهای طبیعی تقسیم می کنند.

ج) طبقه بندی زمینها بر حسب میزان نشست

زمینهای غیر قابل تراکم

زمینهای با قابلیت تراکم کم

زمینهائی با قابلیت تراکم زیاد

تعیین مقاومت مجاز زمین

تعیین ابعاد پی به میزان زیاد بستگی به قابلیت زمین برای تحمل فشار دارد. لذا تعیین مقاومت مجاز زمین از اهمیت ویژه ای برخوردار است. زمینهائی که قبلاً در آنها ساختمان و یا سازه ای ساخته شده است و وضعیت آنها مشخص است ممکن است احتیاج به آزمایشهای مجدد نداشته باشد.

موضوع تعیین مقاومت و سایر مشخصات زمین در مواقعی که زمین ناشناخته بوده و ساختمان و پروژه ایکه قرار است برروی آن ساخته شود بزرگ و قابل اهمیت باشد بسیار حائز اهمیت است.

پیاده کردن نقشه

پیاده کردن نقشه روی زمین قبل از گودبرداری و یا هر نوع عملیات اجرائی بجز برداشتن خاکهای سطحی و گیاهی و کندن بوته ها، غالباً به عمق 15 تا 25 سانتیمتر، صورت می گیرد. برای پیاده کردن نقشه روی زمین دو مشخصه بر و کف باید معین باشد.

روشهای گودبرداری و پی کنی

الف) گودبرداری در زمینهای خوب و خشک

ب) گودبرداری در زمینهای خشک نسبتاً سست

ج) گودبرداری در زمینهای سست و خشک

گودبرداری وسیع و عمیق

در مواقعی که پی ها نزدیک بهم بوده و در عمق نسبتاً زیادی باید ساخته شوند و یا در مواقعی که ساختمان دارای زیرزمین بوده و طبعاً پی ها پائین تر از کف تمام شده آن باید بنا شوند و زمین سست و ریزشی باشد، گودبرداری به یکی از طرق ترانشه محیطی، تیرهای شیب دار، فرازبندی، و دیوارهای پرده ای انجام می گیرد.

روش ترانشه محیطی

در این روش قبلاً ترانشه ای در پیرامون محل مورد نظر، نظیر زیرزمین که قرار است گودبرداری شود حفر می کنند. عرض ترانشه باید برای استقرار چوب بست، ساختن دیوار حائل و فضای لازم بریا کارگران به اندازة کافی در نظر گرفته شود. ترانشه را به یکی از طرقی که قبلاً گفته شد حفر کرده و کف آنرا به ضخامت 5 تا 10 سانتیمتر با بتن مگر پوشانده بصورت کاملاً افقی درمی آورند تا سطح مناسبی برای پی سازی و ساختن دیوار زیرزمین بوجود می آید. موقعی که دیوار اطراف کامل شد قسمت میانی را حفر کرده و خاکهای حاصله را خارج می کنند سپس کف سازی را انجام می دهند.

روش تیرهای مایل

از این روش در مواقعی استفاده می کنند که امکان حفر محل در پشت خط محیطی، بدون نیاز به چوب بست، میسر باشد و لذا اینکار فقط در مواردی که زمین به اندازة کافی مقاوم باشد امکانپذیر خواهد بود. پس از حفاری دامنه دیوارهای گودبرداری را صاف کرده و برای جلوگیری از ریزش احتمالی زمین آنرا چوب بست می کنند. دیوار حائل بتدریج و به دفعات ساخته می شود و چوب بست را به سمت بالا انتقال می دهند.

روش سدهای جعبه ای

این روش با استفاده از صندوقچه هائی که معمولاً از طریق قفل و بست کردن صفحات فلزی به یکدیگر و آب بندی کردن آنها ساخته می شوند صورت می گیرد. هرگونه نفوذ مختصر آب به داخل صندوقچه ها به وسیلة پمپ خارج می شود.

روش دیوارهای پرده ای

در این روش یک دیوار نسبتاً نازک بتنی در اطراف محل گودبرداری برای جلوگیری از ریزش خاک و قبل از گودبرداری می سازند. این روش مواقعی که محل گودبرداری نزدیک جریان آبی نظیر رودخانه واقع شده باشد و خطر نفوذ آب و ریزش زمین تواماً وجود داشته باشد نیز بکار می رود.

زه کشی افقی

زه کشی از طریق قرار دادن لوله های PVC به قطر 10 سانتیمتر، که با فیلتر نایلونی افقی برای جلوگیری از ورود ذرات دانه های خاک، مجهزند و استفاده از پمپ برای خارج کردن آبهای سطحی صورت می گیرد.

پی

کلیه سازه هائی نظیر سدها، ساختمانها و پلها که بر روی زمین قرار می گیرند دارای دو قسمت‌اند تحتانی یا پی. پی در حقیقت رابط بین سازه اصلی و زمین بوده و وظیفه اصلی آن انتقال وزن سازه اصلی آن انتقال وزن سازه اصلی و بارهای وارده بر آن به اضافة وزن خود به زمین است. پی را نمی توان مجزا از زمینی که سازه پی برروی آن قرار می گیرد بحساب آورد، بهمین علت است که خرابی پی ناشی از نشست و یا حرکت زمین را معمولاً به خرابی و یا عدم استقامت پی به حساب می آورند.

انواع پی

پی ها را می توان بطور کلی به سه گروه پی های گسترده، پی های شمعی و پیرها تقسیم کرد.

پی های گسترده:

ساده ترین و معمولترین انواع پی ها، پی های گسترده اند. نوع پی معمولاً شامل تاوه ای است از بتن مسلح به شکل مربع یا مربع مستطیل که وظیفه انتقال و توزیع بارهای وارده از ساختمان به زمین را بعهده دارد.

سطح پی باید به اندازه ای باشد که فشار وارده بر زمین بستر پی از مقاومت مجاز زمین تجاوز ننماید.

وضعیت مطلوب پی موقعی است که به شکل مربع ساخته شده و ستون درست در مرکز آن قرار داشته باشد.

پی های منفرد

پی های منفرد به پی هائی گفته می شود که بصورت مجزا و مستقل بار وارده از یک ستون یا دیوار را تحمل کرده به زمین منتقل سازد.

پی های گسترده مرکب

پی های گسترده مرکب به پی هائی اطلاق می شود که بارهای وارده از یک دیوار با یک یا چند ستون و یا بارهای وارده از چند ستون را تحمل می کند.

پی های شناور

پی شناور نوعی پی ترکیبی گسترده است که وزن خاک حاصله از گودبرداری محل آن تقریباً برابر وزن سازه ایست که ایجاد می شود. لذا، از لحاظ تئوری، ایجاد سازه هیچگونه تغییری در میزان بار وارده روی زمین را باعث نمی شود و بنابراین نشستی ایجاد نخواهد شد.

پی های شمعی

شمع چیزی جز یک ستون مستقر شده در زمین، برای تحمل بارهای وارده از طرف سازه و انتقال آن به لایه های مقاوم تر زمین، که در عمق زیاد قرار دارند، نیست. استفاده از شمع از صدها سال قبل، گرچه در پاره ای موارد بصورت ابتدائی، رایج بوده است.

انوع شمع ها

شمعها را ممکن است از لحاظ نوع جنس آنها و یا بر اساس نحوه انتقال بار به زمین و یا روش ساخت دسته بندی کرد.

از لحاظ جنس شمعها را به شمعهای چوبی، بتنی و فلزی تقسیم می کنند. از لحاظ نحوه انتقال بار به زمین شمعها به شمعهای انتها مقاومتی و شمعهای اصطکاکی تقسیم بندی می شوند و بالاخره از لحاظ روش ساخت شمعها را می توان به شمعهای پیش ساخته و ساخته شده در محل تقسیم کرد.

پی سازی روی شمع

بجز موارد ساده، نظیر ساختمانهای مسکونی و یا در مواقعی که قطر شمعها فوق العاده زیاد است، در کلیه موارد قبل از پی سازی روی شمع باید شمع ها را بطریقی بصورت گروهی بهم اتصال داد. این کار معمولاً از طریق کلاهک بتنی مسلح برروی شمعها صورت می گیرد. انتهای شمع ها باید از تراز زمین در حدود 50 سانتیمتر (اگر در آب قرار داشته باشد) و در حدود 15 سانتیمتر، در مورد زمینهای خشک، بالاتر قرار گیرد.

پایه ستونها

پایه ستونها را معمولاً در مواقعی که پی در عمق قرار گرفته و قسمتی از ستون اجباراً باید پایین تر زمین طبیعی، و در داخل زمین قرار گیرد ساخته و مورد استفاده قرار می گیرند.

دیوارها

سهم مهمی از هر ساختمان را دیوارها تشکیل می دهند. دیوارها که بر حسب مورد ممکن است از سنگ، آجر، بتن و یا چوب ساخته شوند به منظورهای مختلف نظیر تحمل و انتقال بار، جلوگیری از نفوذ عوامل جوی، جلوگیری از انتقال حرارت و یا صوت، تقسیم فضاهای داخلی و یا نگهداری شیروانیهای خاکریز و خاکبرداری، ساخته و بکار گرفته میشوند. یک دیوار ممکن است یک یا چند وظیفه را تواماً انجام دهد. برحسب آنکه دیوار به چه منظوری ساخته شده و یا در چه محلی قرار گیرد به اسامی مختلف نامیده می شود. دیواری که مستقیماً با فضای خارج ارتباط داشته باشد دیوار خارجی یا جبهه، دیواری که به منظور تقسیم فضاهای داخلی ساخته میشود دیوار تقسیم و دیواری که برای نگهداری شیروانیهای خاکریز و خاکبرداری ساخته می شود دیوار حائل یا ضامن نامیده می شود.

دیوارها را بر حسب نوع مصالحی که برای ساختن آنها مصرف شده است نیز نامگذاری میکنند، نظیر دیوارهای آجری، دیوارهای بتنی، دیوارهای سنگی و دیوارهای چوبی.

دیوارهای آجری

آجر یکی از پر مصرف ترین و قدیمی ترین مصالح ساختمانی است که از زمانهای بسیار قدیم مورد استفاده قرار گرفته است. قدمت مصرف آجر در ایران به چند هزار سال بالغ می شود و هم اکنون نیز از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در کشور است. آجر را میتوان تقریباً در همه مناطق و شرایط اقلیمی مصرف  کرد. مصرف آجر نه فقط در ایران رایج بوده و همچنان رونق خود را حفظ کرده است. بلکه در اکثر کشورهای جهان نیز یکی از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی است.

آجر را به اشکال و ابعاد مختلف بصورت توپر ویا توخالی (مجوف) می سازند. آجرهای توپر را معمولاً برای ساختن دیوارهای باربر، حمال، و آجرهای توخالی و یا مجوف را برای دیوارهای غیر باربر، که معمولاً باری جز وزن خود را تحمل نمی کنند، نظیر دیوارهای تقسیم و یا دیوارهائی که در ساختمانهای اسکلت فلزی و یا بتنی ساخته می شوند، به کار می برند.

دیوار با آجرهای مجوف آجرهای مجوف یا توخالی

آجرهای مجوف یا توخالی سفالی را به اشکال و اندازه های مختلف می سازند. این آجرها که از خاک رس نسبتاً مرغوب. در کارخانه های آجرپزی نیمه اتوماتیک و یا تمام اتوماتیک، تولید می شود برای ساختن دیوارهای سبک تقسیم، که وظیفه ای جر تقسیم فضاها و یا جلوگیری از نفوذ عوامل جوی نداشته و باری جز وزن خود را تحمل نمی کنند، مصرف می شوند. مصرف آجرهای مجوف در ساختمانهائی که اسکلت آنها بصورت سازه های بتن آرمه و یا فلزی است و دیوارها باید حتی المقدور سبک باشند بیشتر است.

از مزایای دیگر دیوارهائی که با آجرهای مجوف ساخته می شوند مقاومت خوب آنها، نسبت به آجرهای توپر، در مقابل صوت و حرارت است. به علاوه به علت سبکی و بزرگی نسبی آنها، نسبت به آجرهای توپر معمولی، استفاده از آنها سهل تر و سرعت پیشرفت کار با آنها بیشتر است.

دیوارهای سنگی:

شاید سنگ اولین مصالح ساختمانی باشد که بشر برای ساختمان استفاده کرده است. شواهد تاریخی نشان می دهد که بشر اولیه برای ساختن پناهگاه و محلهای سکونت خود از سنگ استفاده کرده است.

هنوز هم سنگ، بعنوان یکی از مصالح ساختمانی پر مصرف، موقعیت خود را حفظ کرده است، امروزه سنگ، بعنوان یکی از مصالح ساختمانی، مصارف متعددی، نظیر ساختن دیوارهای سنگی، نماسازی، زیرسازی جاده ها و کف سازی ساختمانها، دارد. استفاده از سنگ برای ساختن دیوار در مناطقی که دسترسی به سنگهای مناسب آسان و تهیه سنگ از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است، نظیر مناطق کوهستانی، و بخصوص در مناطقی که دسترسی به آجر و یا سایر مصالح ساختمانی دشوار و گران تمام می شود، رایج است.

دیوارهای سنگی را که به انواع و صور گوناگون ساخته می شوند به دو منظور کلی می سازند، یا بعنوان دیوار حمال، که وظیفه تحمل بارهای وارده را دارد، و یا برای زیبائی و نماسازی. در پاره ای موارد هر دو منظور فوق ممکن است مد نظر باشد.

تحقیق در مورد مشخصاتِ طراحی سازه ای

فرمت فایل:word

تعداد صفحات:37

مشخصاتِ طراحی سازه ای :

معرفی :

بتن ها با مقاومت – بالا ، دارای برخی مشخصات و خصوصیات مهندسی هستند که با بتن های مقاومت – کم ، تفاوت دارند . تغییرات داخلی ، از بارهای ثابت ، مشخص و کوتاه – مدت و عوامل محیطی ناشی می شوند که شناخته شده هستند . رابطۀ مستقیم این تفاوتهای داخلی تمایز و تفاوت را در خصوصیاتِ مکانیکی مشخص کرده که ، باید توسط مهندسان طراح ، در پیش بینی کردن عملکرد و ایمنی سازه ها ، شناسایی شود . این تمایزها ، بسیار مهم هستند ، جهتِ افزایش مقاومت ها . تست ها و یا آزمونهای بِتُن – مقاومت بالای تقویت شده ، را بطور نمونه نشان داده اند ، که چنین موادی در بسیاری از موارد ، احتمالاً مشخصۀ الاستیکی طولی (خطی) را برای سطوح تنش و دسترسی به ماکزیمم تنش ، تعیین می کند . بنابراین ، منحنی تنش و تغییر طول نسبیِ بتنِ مقاومت – بالا ، در میزان بسیار بالا کاهش می یابد تا در بتن با مقاومت – پایین .

آزمایشات وسیع و جامعی در چندین مرکز پژوهشی ، صورت گرفت برای درک و استنباط عملکرد بتن با مقاومت بالا . در حالیکه ، اطلاعاتِ معتبر ، امروز در بسیاری از جنبه ها ، قابل دسترس هستند ، برخی از توصیه های نهایی و اصلی ، منتظر نتایج و عملکردِ آیندۀ آنان می باشد . در این مقاله ، تاکید بسیاری بر طراحیِ اعضا و سازه ها شده است . توصیه ها و پیشنهادها ، بر اساس و پایۀ بهترین اطلاعاتِ آزمایشی ، عرضه و ارائه شده اند .

ستونهای بارگیری شده بطور محوری :

در روشهای عملی ، ستونهای کمی بدرستی ، بارگیری محوری می شوند . گشتاورهای خمشی ، بعلت کاربردِ اساسیِ بارگذاری و ارتباط و همکاری با عملِ قاب محکم ، معمولاً بر بارگذاری محوری ، اضافه می شوند . AC1318-83 ، برای طراحی مورد نیاز است و ACI318R-83 ، این را منعکس می کند .هر چند ، اینها برای عملکرد ستونها و حمل کردن بارگذاری محوری ، استفادۀ مفیدی دارند .

. توزیع مقاومتِ فولادی و بتن :

ویژگی اصلی و اساسی ، مقاومت نهایی است . شیوه و روش طرح حاضر ، مقاومت صوریِ عضو بارگذاری شده بطور محوری را ، محاسبه  می کند ، جهتِ بررسی و ارزیابی کردن میزانِ قانون افزایش مستقیم مقاومت مربوط به بتُتن و فولاد . توجیه این ایده ها و نظرات در تصویر 601 ، مشاهده می شود . منحنی های تنش و تغییر طول نسبی اضافه شده در فشار و تراکم برای ، سه بتن با تقویت کردن فولادی ، دارای  60.0.0 پسا (414MPa) بازده مقاومت ، می باشد . فرضیۀ معمول و متداول ، اینطور می گوید که ، فولاد و تغییر طول نسبی ، در هر مرحله بارگذاری ، یکسان هستند . برای بتن – مقاومت بالا ، زمانیکه بتن به یک محدوده یا دامنة تغییرات غیر خطیِ مهم میرسد ، فولاد هنوز در محدودة الاستیک است ، بنابراین ، شروع به بدست آوردن سهم بزرگترِ بارگذاری می کند . وقتی تغییر طول نسبی در حدود 0.002 است ، شیب منحنی بتن ، نزدیک صفر می باشد که می تواند بعنوان دفرمه شدن (بدشکلی) پلاستیسیه (شکل پذیری) ، همراه با مقدار کم و بدون افزایش تنش ، در نظر گرفته شود .

فولاد به نقطة بازدهی خویش در تغییر طول نسبی مشابه ، در این مورد می رسد . در نتیجه ، بتن در مازیمم تنش خویش می باشد و فولادر   ، بنابراین مقاومت ستون به شرح ذیل ، پیش بینی می شود :                 

در اینجا ، معنی این عبارت بدین صورت است :  

مقاومت فشردة سیلندر (استوانه) مربوط به بتن    =  

  بازده مقاومت فولاد                                   =

  ناحیة بخشِ بتن                                       =

   ناحیة فولاد                                            =  

فاکتوریا عامل 0.85 ، برای محاسبه و برای تفاوتهای مشاهده شده در مقاومت بتن و در ستونهای مقایسه شده با بتنِ مخلوط شدة در سیلندرهای (استوانه های) – آزمون – فشاری ، صورت گرفته است . یک تجزیه و تحلیلِ مشابه ، برای ستونهای بتن – مقاومت بالا انجام گرفته ، به استثنای فولاد که بازدهی آن ، قبل از اینکه بتن به مقاومت پیکِ (اوج) خویش برسد ، انجام خواهد گرفت . هر چند ، فولاد به بازدهی خویش در تنش ثابت ادامه خواهد داد ، تا بتن بطور کامل ، عملکرد خویش را انجام دهد . امکان دارد ، پیش بینی مقاومت هنوز بر مبنای معادلة (1-6) باشد . اسناد و مدارک آزمایش نیز ، از استفادة عامل 0.85 حمایت و پشتیبانی می کنند ، برای بتن مقاومت – بالا .

تاثیرات محدودة فولاد :

فولاد جانبی در ستونها ، بطور کامل در فُرم یا شکلِ حلزونهای (مارپیچی های) مداوم و پیوسته قرار دارند که ، این فولاد دارای 2 اثر مفید بر عملکرد ستون ، می باشد : (a) موجب افزایش زیادِ مقاومتِ داخلی هستة بتن (نمونه استوانه ای بتن) در حلزون شده ، با محدود کردن هسته در برابرِ انبساط و یا گسترش جانبی تحت کنترلِ بارگذاری و (b) همینطور ظرفیت تغییر طول نسبی محوریِ بتن را افزایش می دهد و اجازه می دهد که بیشتر نرم و قابل انبساط شود (یعنی یک ستون tougher (محکم شده) .

اساس و پایة طرحِ فولاد حلزونی تحت نظارت نسخه های ( نگارش های ) AC1318 در سال 1977 ، بوده که ، تاثیر تقویت کنندة حلزونی باید حداقل برای مقاومت از بین رفتة ستون ، یکسان باشد ، البتة زمانی که به پوستة خارجی بتن ، مربوط به لاشة سنگ (سنگ هایی که به مصرف پرکردن می رسد ) ، تحت عمل بارگذاری ، نیازی نباشد .

معادلة AC1318 ، برای مینیمم نسبت حجمیِ حلزونی عبارت است از :

در اینجا :                                                                        

نسبت حجمِ تقویت حلزونی برای حجم هستة بتن   =     Ps

ناحیه (فضای) قراص (ناخالصی) بخش بتن      =           Ag

ناحیة هسته بتن                                             = Ac

مقاومتِ فشردة سلیندری بتن                              = 

بازدة مقاومتِ فولاد حلزونی                                 =

افزایش در مقاومت فشردة ستونها ، توسطِ فولاد حلزونی فراهم و ایجاد شده که بر مبنای روابط مشتق شده و بطور آزمایشی برای مقاومت بدست آمده ، می باشد :

در اینجا :

مقاومت فشردة ستون بتن تقویت شده ، بطور حلزونی                          =  

مقاومت فشردة ستون بتنِ تقویت نشده                                           =

تنش در محدودة بتن که بطور حلزونی تولید شده                               =

این رابطه ، می تواند مستقیماً برای معادلة (2-6) ، نشان داده شود . تنش در محدودة بتن ، که بطور حلزونی  تولید شده ، بر اساسِ فولاد حلزونی محاسبه می شود ، با استفاده از معادلة کشش قیاسی (hoop).

و یا

در اینجا :

ناحیة فولاد حلزونی                         =

قطر هستة بتن                               =

شیب حلزونی                                  = S

تحقیقات اَخیر که توسط احمد و شاه shah Ahmad , ، صورت گرفت ، تقویت حلزونی را نشان داده که ، کارآمدیی کمتری برای ستونهای بتن مقاومت بالا و ستونهای بتن سبک وزن ، دارند . آنها (احمد و شاه) همچنین دریافتند که ، تنش در فولاد حلزونی در بارگذاری پیک ، برای ستونهای بتن – مقاومت بالا و ستونهای بتن – سبک وزن ، اَغلب بطور چشمگیری کمتر است تا دربازدة مقاومت که در معادلة    (2-6) ، فرض شده است . این نتیجه گیریها ، از پژوهش های آزمایشی در دانشگاه کرنل ، ناشی شده . تحقیق و پژوهش کرنل ، تأثیر یک تنش در محدوده (1-s/dc) ، استفاده کردند جهتِ ارزیابی کردن نتایج ، جاییکه ، محدودة تنش در بتن است که با استفاده از تنش واقعی در فولاد حلزونی ، محاسبه شده  که اغلب ، کمتر از  می باشد . عبارت یا واژة (1-s/dc) ، کاهش در کاراییِ حلزونها را منعکس می کند که ، با افزایش یافتن فاصله بندیِ سیمهای حلزونی ، مرتبط است . بنابراین ، تفسیر و توصیفِ معادلة (6-3a) ، بدین صورت است :

                                                     (6-3b)

، نتایج مربوط به تست های کرنل بر ستونها ، با استفاده از مقاومتهای مختلف بتن ، نشان می دهد . واضح است که ، مقاومت بدست آمده با معادلة (6-3d) ، قابل پیش بینی است و اعتبار یا پایایی برای بتن با وزن نرمال با همة مقاومتها در محدودة تنش ، حداقل 3000 پسا ، می باشد . یک نمودار بر مبنای معادلة (6-3a) ، پیش بینی بدون محافظه کاری را برای تنش در محدودة بالا را ، نشان    می دهد ، اما همچنین می تواند تنش در محدوده را برای حلزونهای ستون ، نشان دهد که بسیار کمتر از 1000 پسا می باشد . برای این محدوده ، معادلة (6-3a) ، نتایج خوبی را ارائه کرده است . از دیدگاه مقاومت ، حضور معادلة ACI318 ، برای مینیمم نسبت فولاد حلزونی ، می تواند بطور ایمن ، استفاده شود ، البته برای ستونها با وزن و مقاومت نرمال و به همان سان برای ستونها با مقاومت – کم (پایین) . تصویر 6.2 ، نیز ، یک حلزونی را که دارای حداقل اثر محدود کننده در ستونهای بتنی – سبک وزن ، نشان می دهد . بتنِ سبک وزن ، اگر بطور سنگین بارگذاری شود ، شکسته خواهد شد و فشار حاصله را کاهش یا تخفیف می دهد . برای ستونهای سبک وزنِ تقویت شده بطور حلزونی ، مارتینز ، پیشنهاد  می کند معادلة (6-3a) توسطِ  جایگزین شود و معادلة (6-3a) باید توسطِ   جایگزین شود . این تفاوت در میانگین عملکرد معادلة (6-2) مهم است که در ACI318 مشخص شده و باید مجدداً مورد آزمایش قرار گیرد . بنظر می رشد ، ستونهای بتنی سبک وزن نیاز به 2.5 بیشتر فولاد حلزونی دارد تا تطبیق (مطابق) کردن ستونهای وزن نرمال برای رضایت مورد نیاز مقاومت بعد از پوشش لاشة سنگ ، که به ACI318 منعکس شده ، نیاز ندارند . شاید کاربرد حلزونهای سنگین ، مورد سوال واقع شوند . هیچگونه توافق عمومی بر کارآیی فولاد حلزونی برای بهبود بخشیدن شکل پذیری ستونهای بتنی مقاومت – بالا ، وجود ندارد ، و اینکه ، افزایش یافتن تغییر طول نسبی محدود شده و مسطح شدنِ شیب منفی مربوط به منحنی تنش و تغییر طول نسبی در نقطة پیکِ تنش ، مشاهده می شود . یک مقاله مربوط به احمد شاه ، نشان می دهد که ، محدود شدن حلزونی در مسطح کردن شیب منفیِ منحنی تنش و تغییر طول نسبی ، برای ستونهای بتنی با مقاومت – بالا و همینطور ستونهای بتنی با مقاومت – پایین ، تأثیر گذار است . تحقیقات دانشگاه کرنل حاکی از آن است که ، منحنی های تنش و تغییر طول آزمایشی برای مقاومت های مختلفِ ستونهای بتنی با وزن نرمال و طبیعی با تقویت کنندة حلزونی متفاوت ، نشان داده شده است ،. سه گروه منحنی ، توسط سه سطح مقاومت بتن با مطالعه ، مشخص شده اند . هر یک از این گروهها ، از سه مجموعه منحنی ، تشکیل شده که با سه مقدارِ مختلفِ تقویتِ جانبی ، منطبق شده اند .