برش منگنهای
یکی از مهمترین بخشهای یک قاب ساختمانی، فونداسیون است که نیروها و بارهای وارد بر ساختمان را به زمین منتقل میکند. یکی از عواملی که باعث تخریب یا کاهش عملکرد فونداسیون میشود برش پانچ یا برش منگنهای است. مکانیزم شکست پانچ از ترکیب تنشهای برشی و فشاری در نزدیکی پای ستون بدست میآید که در این شکست، ستون در محل اتصالش با فونداسیون به صورت موضعی به شکل یک مخروط ناقص جدا میشود. از این رو کنترل ظرفیت برش منگنهای فونداسیون فاکتور بسیار مهم در طراحی آن است.
این نوع خرابی در ناحیه زیرین ستون ساختمان اتفاق میافتاد و باعث تغییر مکانهای نامتقارن در قاب این ساختمان میشود.
در طراحی فونداسیونها بر اساس آیین نامهها برش پانچ (منگنهای)، در اکثر قریب به اتفاق آنها به عنوان یک معیار کنترلی مطرح است. در واقع ابتدا ابعاد و اندازههای فونداسیون تعیین میشود سپس ظرفیت برش پانچ آن با این ابعاد کنترل میشود که در صورت جوابگو نبودن، راهکارهای مناسبی باید اتخاذ شود.
روشهای عددی
یکی از روشهایی که برای انجام محاسبات در علوم مهندسی به کار میرود، روشهای عددی است. از این روشها برای محاسبه و کنترل ظرفیت برش پانچ نیز میتوان استفاده کرد اما به دلیل نامشخص بودن رفتار بتن، حل عددی دقیقی نمیتوان برای اجزای بتنی ارائه نمود. از سوی دیگر روشهای عددی به دلیل ماهیتی که دارند قابلیت تعیین عواملی مانند نیروی آرماتورها، نیروی پیوستگی بین فولاد و بتن و … را در محاسبه مقاومت پانچ دارند در حالی که مدلهای مکانیکی و فرمولهای آیین نامهای قادر به انجام چنین کاری نیستند. به عنوان یکی از کاراترین روشهای عددی میتوان به روش اجزا محدود اشاره کرد که میتوان آن را به پنج مرحله کلی تقسیم کرد.
- تقسیم ناحیه مورد بحث به تعداد زیادی زیر ناحیه کوچک به نام المان. نقاط اتصال المانها به یکدیگر گره نامیده میشود.
- تعیین تقریب اولیه برای حل یک تابع با ضرائب ثابت مجهول که همواره یا خطی است یا مرتبه دوم
- استخراج دستگاه معادلات جبری
- محاسبه سایر کمیت ها از روی مقادیر گرهی
