از صفر تا تسلط در ترسیم دیاگرام لنگر و برش

بخش 1
شکل واقعی نیروها در تیرها با دیاگرامهای خمشی و برشی
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
ما در تحلیل سازه قرار است چه کار کنیم؟
در تحلیل سازه، هدف ما پاسخ دادن به چهار سؤال اساسی است:
1️⃣ آیا سازه پایدار است یا ناپایدار؟
2️⃣ واکنشهای تکیهگاهی چقدرند؟
3️⃣ نیروهای داخلی هر عضو چقدر است؟
4️⃣ تغییر شکل سازه در چه محدودهای قرار دارد؟اگر این چهار مرحله را درست طی کنیم، عملاً رفتار سازه را «کامل» فهمیدهایم.
گام اول: بررسی پایداری سازه
قبل از هر محاسبهای باید ببینیم:
سازه پایدار است یا نه؟
تعداد مجهولات با تعداد معادلات تعادل سازگار است؟
سازه مکانیزم نیست؟
اگر سازه پایدار نباشد، ادامه تحلیل معنا ندارد.
گام دوم: محاسبه واکنشهای تکیهگاهی
در این مرحله:
کل سازه را به صورت یک جسم صلب در نظر میگیریم.
از معادلات تعادل استفاده میکنیم:
∑Fx=0\sum F_x = 0∑Fx=0 ∑Fy=0\sum F_y = 0∑Fy=0 ∑M=0\sum M = 0∑M=0
خروجی این مرحله:
✔ مقدار نیروهای تکیهگاهیگام سوم: نیروهای داخلی
حالا میرویم داخل اعضا.
سه نیروی داخلی اصلی داریم:
نیروی محوری (N)
نیروی برشی (V)
لنگر خمشی (M)
با برش زدن عضو و استفاده از تعادل یک قطعه (معمولاً قطعه چپ)، نیروهای داخلی را به دست میآوریم.
نکات مهم در رسم دیاگرامها
1️⃣ تعیین تار بالا و پایین
یکی از مهمترین نکات، تشخیص این است که:
کدام تار در کشش است؟
کدام تار در فشار است؟
قاعده تیر:
اگر تار پایین در کشش باشد → لنگر مثبت است
اگر تار بالا در کشش باشد → لنگر منفی است2️⃣ قرارداد علامت لنگر خمشی
روش ساده و مطمئن:
✔ عضو را از وسط نصف کن
✔ قطعه چپ را بررسی کناگر لنگری که رسم میکنی باعث شود:
تار پایین در کشش باشد → لنگر مثبت
تار بالا در کشش باشد → لنگر منفی
3️⃣ قرارداد علامت برش
برای قطعه چپ:
اگر نیروی برشی تمایل به چرخاندن قطعه به صورت ساعتگرد داشته باشد → برش مثبت
در قابها چطور؟
در قابها معمولاً:
داخل قاب را به عنوان تار پایین در نظر میگیریم.
تحلیل را مشابه تیر انجام میدهیم ولی با توجه به هندسه قاب.
بخش 2
اثر لنگر بر دیاگرامهای خمشی و برشی
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
1️⃣ تاثیر لنگر روی تیرها و قابها
لنگر وارده روی تیر یا قاب باعث تغییر شکل دیاگرام خمشی و برشی میشود.
اگر لنگر در تکیهگاههای کناری وارد نشود → مقدار لنگر در همان نقاط صفر است.
2️⃣ مثال ساده تیر
تیر با بار وارده در وسط یا بار اریب سمت راست:
❌ اگر لنگر مستقیم وارد نشده باشد، لنگر در انتهای تیر صفر است.دیاگرام برش تغییر میکند اما لنگر در تکیهگاه صفر باقی میماند.
3️⃣ مثال قاب
نیرو به قاب وارد میکنیم → بررسی لنگر چپ و راست عضو:
اگر لنگر وارد نشده باشد، لنگر در دو طرف برابر و صفر است.
اگر لنگر وارد شود → نمودار خمشی و برشی متفاوت خواهد شد.
بخش 3
ناحیهبندی اعضا: کلید رسم دقیق دیاگرامهای خمشی و برشی
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
هدف ناحیهبندی
وقتی نیروهای داخلی در یک عضو یا قاب محاسبه میشوند، کل عضو را به بخشهای قابل تحلیل تقسیم میکنیم.
این کار باعث میشود دیاگرامهای برش و خمشی دقیق و مرحلهای رسم شوند.
مثال اول: عضو افقی با دو سر مفصل و یک عضو عمودی (حالت Z شکل)
ابتدا عضو افقی بالا را انتخاب میکنیم.
عضو را به سه ناحیه تقسیم میکنیم: چپ، وسط، راست
برای هر ناحیه:
برش و لنگر داخلی را محاسبه میکنیم
نقاط بحرانی مشخص میشوند
نکات مهم در ناحیهبندی
هر نقطه بارگذاری، مفصل یا تغییر شرایط تکیهگاهی یک مرز ناحیه است
همیشه تحلیل را ناحیه به ناحیه انجام دهید
در انتها دیاگرامها را با اتصال نقاط بحرانی رسم کنید
- در ویدیو زیر به این موضوع کاملا پرداختیم
بخش 4
ترسیم دیاگرام لنگر تیر طره
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
تعریف و آمادهسازی
یک تیر طره را در نظر میگیریم که به یک قاب یا ستون متصل است.
نیروها معمولاً افقی یا عمودی به انتهای تیر یا ستون وارد میشوند.
ابتدا تار پایین را مشخص میکنیم تا جهت لنگر مثبت و منفی را تشخیص دهیم.
برش اولیه و ترسیم دیاگرام
تیر یا ستون را از بالا نگاه میکنیم
با استفاده از قواعد برش و لنگر:
ابتدا برش در نزدیک پای ستون رسم میکنیم
جهت و مقدار برش بر اساس قوانین مثبت/منفی انتخاب میشود
ترسیم دیاگرام لنگر
با توجه به برش محاسبه شده، دیاگرام لنگر را رسم میکنیم
نقاط بحرانی، مثل انتهای تیر یا محل اعمال نیرو مشخص میشوند
دیاگرام لنگر معمولاً از تکیهگاه شروع شده و به انتهای تیر کاهش مییابد
نکات کلیدی
همیشه جهت مثبت لنگر را بر اساس تار پایین تحت کشش مشخص کنید
ابتدا برش را رسم کنید → سپس دیاگرام لنگر طبیعی و مرحلهای خواهد بود
برای تیرهای چند ستونه یا بارگذاری پیچیده، ناحیهبندی را رعایت کنید
بخش 5
ترسیم دیاگرام لنگر ستون طبقات
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
تعریف مسئله
یک ستون چندطبقه را در نظر میگیریم.
نیروهای فشاری از تیرهای طبقات به ستون وارد میشوند:
از تیر طبقه دوم: 2P
از تیر طبقه اول: 3P
هدف: تعیین لنگر خمشی حداکثر و رسم دیاگرام لنگر ستون.
شناسایی نقاط بحرانی ستون
برای ستون سه نقطه مهم داریم:
بالای ستون → در اینجا لنگر وارده صفر است (لنگر وارد نشده)
وسط ستون → جایی که نیروهای تیر اعمال میشوند
پای ستون → محل تکیهگاه
بخش 6
ترسیم دیاگرام های لنگر تیر چراغ برق
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
1️⃣ تعریف مسئله
یک تیر چراغ برق با دو نوع بار:
نیروی افقی: 4P
نیروی عمودی: 2P (به سمت پایین)
هدف: ترسیم نمودار لنگر خمشی تیر
2️⃣ مرحله اول: محاسبه واکنشهای تکیهگاه
ابتدا کل تیر را یک عضو صلب در نظر میگیریم
با استفاده از معادلات تعادل مقدار واکنشها مشخص میشود و آماده تحلیل لنگر میشویم
3️⃣ مرحله دوم: ناحیهبندی تیر
تیر به سه ناحیه اصلی تقسیم میشود:
ناحیه افقی سمت چپ
ناحیه افقی سمت راست
ناحیه عمودی ستون
هر ناحیه را جداگانه تحلیل میکنیم
4️⃣ مرحله سوم: رسم برش و محاسبه لنگر
در هر ناحیه، ابتدا برش داخلی را رسم میکنیم
سپس معادله تعادل قطعهای را برای هر ناحیه مینویسیم
نقاط مهم برای محاسبه لنگر:
انتهای ستون (C) → لنگر = 0
وسط ستون (B) → لنگر = -2P·L
تکیهگاه (A) → لنگر حداکثر، مثلاً 10P·L
5️⃣ مرحله چهارم: تعیین جهت لنگر و تار پایین
طبق قرارداد: تار پایین تحت کشش → لنگر مثبت
جهت لنگر در نقاط مختلف را بر اساس این قرارداد تعیین میکنیم:
لنگر منفی در نقطه وسط (B)
لنگر مثبت در تکیهگاه (A)
6️⃣ مرحله پنجم: رسم نمودار لنگر خمشی
از بالا به پایین یا از یک انتها شروع میکنیم
نقاط بحرانی (A, B, C) را مشخص و به هم وصل میکنیم
شکل نمودار خمشی مرحلهای به دست میآید
نمودار نشان میدهد:
بیشینه لنگر در تکیهگاه
لنگر صفر در انتهای تیر
بخش 7
ترسیم دیاگرام های لنگر قاب یک دهانه یک طبقه
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
بخش 8
ترسیم دیاگرام لنگر سازه ناپیوسته
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
بخش 11
دیاگرام نیروی برشی ستون طبقات : با حل مثال کاربردی حرفه ای بشید !
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
بخش 10
دیاگرام نیروی برشی ستون طبقات : مثال کاربردی برای ترسیم دقیق
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
...........
بخش 12
دیاگرام برشی تیر کنسولی، ناشی از وزن خود کنسول
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
بخش 12
دیاگرام نیروی برشی تیر کنسولی، تاثیر بار مرده گسترده روی آن
کافیست ویدیو این بخش را مشاهده کنید
گام آخر
جمع بندی
برای مطالعه لطفا کلیک کنید
یاد گرفتید که :
✅ چگونه از تعادل برای تحلیل استفاده کنید
✅ چگونه قاب، ستون و تیر طره را تحلیل کنید
✅ چگونه دیاگرام برش و لنگر را اصولی رسم کنید
✅ ارتباط بین برش و شیب لنگر را بفهمید
دیدگاهتان را بنویسید