مفصل پلاستیک چیست؟

در دوران دانشجویی خودم، سر کلاس وقتی استاد راجع به مفصل پلاستیک صحبت می کرد، اصلا متوجه نمی شدم، فکر می کردم این مبحث خیلی سنگینه و از قدرت درک من خارجه، اما زمانی که فارغ التحصیل شدم و دیگر نمره برایم ملاک نبود تصمیم گرفتم راجع به این مبحث مطالعه کنم و متوجه شدم که چقدر یادگیری ساده است وقتی مطالب ساده بیان شوند، 

مفصل پلاستیک چیست؟

در یک عضو سازه ای وقتی لنگر خمشی (تیر یا کلا تیرستون)  آنقدر زیاد شود که دور ترین تار مقطع در این نقطه به حد تنش جاری شدن ( σy )  برسد، به لنگر این نقطه لنگر آستانه جاری شدن می گویند:

σy=My/S ==> My = S*σy

 اگر مقدار لنگر خمشی بیشتر از این  بشه چه اتفاقی می افته؟

کم کم تارهای خارجی مقطع از بالا به پایین و از پایین به سمت بالا شروع به جاری شدن می کنند (یعنی فقط یک قسمت وسط مقطع در حالت الاستیک باقی مانده ،که به آن  هسته الاستیک می گویند و خارج از آن جاری شده یا پلاستیک شده).

 حالا اگر مقدار لنگر آن قدر افزایش پیدا کند که کل تارهای مقطع جاری شوند ، این نقطه دیگه لنگر بیشتری را نمیتواند تحمل کند و مثل یک مفصل در مقابل اضافه لنگر خمشی عمل می کند. که در این حالت به این نقطه مفصل پلاستیک و به لنگری که باعث تشکیل این مفصل میشه لنگر پلاستیک  میگویند که در این صورت داریم: 

 Mp=Z*σy

در این فرمول  Z  اساس مقطع پلاستیک است

 Z=ΣAi*yi

به طور خلاصه مفصل پلاستیک در اثر رسیدن یک نقطه از عضو به حد خود  تشکیل می شود و کاربردها و پیامدهای متنوعی می تواند داشته باشد. البته مفصل پلاستیک فقط تحت اثر خمش یک محوره به وجود نمی آید بلکه می تواند به واسطه وجود خمش دو محوره، نیروی محوری ، برش و یا ترکیبی از این‌ها هم تشکیل شود. یکی از پیامدهای تشکیل مفصل پلاستیک در سازه تغییر در مقدار لنگر خمشی در طول عضو است که در سازه های بتنی به آن باز توزیع لنگر خمشی می گویند. یعنی با تشکیل هر مفصل پلاستیک در سازه لنگرها به جای دیگه منتقل می شوند و توزیع لنگرهای داخلی تغییر خواهد کرد. از دیگر بحث های مربوط به مفاصل پلاستیک، می توان به طراحی بر اساس ظرفیت  (Capacity design)، طراحی بر اساس سطح عملکرد (Performance based design) اشاره کرد .

منبع:

کلبه عمران