آموزش etabs

طراحی تیرها و ستون های متصل به مهاربند همگرای ویژه در etabs (قسمت اول)

بازدید: ۵۹۲

در مقاله زیر که توسط آقای مهندس سلطان آبادی  منتشر شده است میخواهیم به آموزش طراحی تیر ها و ستونها برای قاب های مهاربندی شده با مهاربند همگرای ویژه یا مهاربند SCBF و کنترل های لازم در نرم افزار ETABS بپردازیم.

این آموزش در ۲ بخش تقدیم شما میشود که در این پست بخش اول آن را مطالعه خواهید کرد و قسمت دوم آن را میتوانید در این لینک مشاهده بفرمایید.

برای سیستم های مهاربند همگرای ویژه ، مبحث دهم مقررات ملی ساختمان مقرر می داند که تیرها و ستون های نظیر دهانه های مهاربندی شده باید بر اساس یک سری نیروهایی که در ادامه به آنها اشاره خواهد شدکنترل شده و در صورت وجود ضعف برای این المان ها، مقطع آنها را تغییر داده و این تغییرات را باید در هنگام ترسیم نقشه های اجرایی مد نظر قرار داد.

از آنجا که این ضابطه توسط نرم افزار Etabs در نظر گرفته نمی شود لازم است که این کنترل را  برای مهاربند همگرای ویژه توسط کاربر یا به صورت دستی و یا با تکنیکی به کمک نرم افزار ایتبس انجام داد.

مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مقاومت طراحی تیرها و ستون ها در قاب های مهاربند ویژه یا SCBF نباید از نیروهای ناشی از تحلیل های زیر کمتر در نظر گرفته شود.

۱- آنالیزی که در آن فرض می شود نیروی مهاربندی کششی برابرفرمول 1و نیروی مهاربندی فشاری برابرفرمول 2می باشد. این مکانیزم بر این فرض است که مهاربند کششی به حد تسلیم و مهار فشاری به مرز کمانش رسیده است.

۲- آنالیزی که در آن فرض می شود نیروی مهاربندهای کششی برابرفرمول 3و نیروی مهاربندی فشاری برابرفرمول 4می باشد. این مکانیزم بر این فرض استوار است که مهاربند کششی به حد تسلیم و مهاربند فشاری دچار کمانش شده است و همچنان به دلیل کار سختی انجام شده در فولاد امکان انتقال نیرو را دارد.

در روابط فوق، Ry برابر نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح است که مطابق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان تعیین می شود،Fy برابر تنش تسلیم فولاد مهاربند که برابر ۲۴۰۰kgf/cm^2 می باشد.

Ag برابر سطح مقطع کلی عضو مهاربند همگرای ویژه و Fcr برابر تنش فشاری مورد انتظار ناشی از کمانش است . تنها نکته ای که در این بخش برای محاسبه این تنش باید رعایت کرد این است که به جای Fy باید عبارتفرمول 5را جایگزین کرد.

همانطور که واضح است باید سه دسته نیرو را بر اساس خصوصیات و مشخصات هر یک از مهاربندهای SCBF  را محاسبه کرد که در ادامه به تفصیل به آن خواهیم پرداخت. مراحلی که باید برای این کار در Etabs انجام داد به شرح زیر می باشد (در اقدام مراحل زیر دقت زیادی به عمل آید).

 

۱- ابتدا لازم است که نیرو های گفته شده برای هر مهاربند SCBF را در هر طبقه محاسبه کرد.این نیرو ها وابسته به سایز نیمرخ انتخاب شده برای مهاربند همگرای ویژه و طول ان ها برای محاسبه ضریب لاغری عضو می باشد . مقطع انتخابی برای مهاربند های این پروژه در محور ۱ و همچنین در محور ۳ مشابه اند که برای دو طبقه اول از مهاربند ۲UNP100 و برای مابقی طبقات از مقطع ۲UNP80 استفاده شده است. مشخصات هندسی این دو مقطع در شکل ۱ نمایش داده شده است.

مهاربند همگرای ویژه

شکل ۱ مشخصات هندسی مقاطع مهاربند

۲- طول  هر یک از مهاربند همگرای ویژه را در هر طبقه برداشت کنید . برای این کار به راحتی میتوان روی مهاربند هر طبقه کلیک راست کرده و با مراجعه به برگه Geometry میتوان طول عضو مورد نظر را در مقابله گزینه length برداشت کرد. در این پروژه طول برای همه مهاربندها مساوی و برابر ۶۶۰cm خواهد بود. برای سایر پروژه ها ممکن است طول مهاربندهای هر طبقه با یکدیگر متفاوت باشد.

۳- در ادامه می توان نیروهای گفته شده برای دو مکانیزم مد نظر مبحث دهم مقررات ملی ساختمان را به ترتیبی که در جدول ۱ ارائه شده است محاسبه کرد. در این مورد باید خاطر نشان کرد که با توجه به اینکه مقاطع مورد استفاده برای مهاربندها از نوع نورد شده می باشند، لذا مقدار ضریب نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده مصالح برابر Ry=1.2 می باشد.

جدول ۱ مقادیر نیروهای مورد نیاز برای جایگزین کردن مهاربند ها

مقادیر نیروهای مورد نیاز برای جایگزین کردن مهاربند ها

 

 

۴- مطابق نیروهای مقرر شده در مبحث دهم ، در این بخش سه دسته نیرو لازم است که به شرح زیر نام گذاری و آنها را بر اساس اطلاعات محاسبه شده در جدول ۱ محاسبه خواهیم کرد.

فرمول 6

در روابط فوق مقادیر Ft و Fc همان مقادیری هستند که در جدول ۱ محاسبه شده اند.

۵- در نهایت مقادیر نیروهای جایگزین مهاربندهای همگرای ویژه به شرح جدول ۲ خلاصه می شود. توجه کنید که به جهت سادگی کار، مقادیر محاسبه شده به مقدار بزرگتر رُند شده اند.

جدول ۲ مقادیر نهایی نیروهای جایگزین مهاربند SCBF

مقادیر نهایی نیروهای جایگزین مهاربند

۶- حال باید سه حالت بار گفته شده را به ایتبس معرفی نمود. ابتدا فایل جدیدی تهیه می شود. برای این کار در فایل اصلی طراحی که کلیه مقاطع در آن نهایی شده است، از منوی File گزینه …Save As را انتخاب کرده و فایل جدیدی را با نامی جدید در محل مورد نظر ذخیره نمایید. سپس فایل جدید را به نرم افزار فراخوان کنید.

۷- در فایل جدید تهیه شده، از منوی Define گزینه …Load Patterns را انتخاب کنید. همچنین برای اجرای این دستور می توان روی آیکن آیکن از نوار ابزار فوقانی نرم افزار کلیک کرد.

۸- در پنجره جدید ظاهر شده ابتدا در قست Load نام بار را برابر FT1 ویرایش کنید. در قسمت Type گزینه Seisthic و در قسمت Lateral Load Auto گزینه None را انتخاب نموده و روی گزینه Add New Load کلیک کنید تا این بار به لیست بارهای قبلی اضافه شود.

آموزش etabs

۹- سپس دو الگوی بار دیگر شامل FC1 و FC2 را دقیقا به شرح گفته شده به نرم افزار Etabs معرفی خواهیم کرد. شکل ۲ این سه الگوی بار تعریف شده به نرم افزار را نمایش می دهد.

معرفی الگوهای بار FC2,FC1,FT1شکل ۲ معرفی الگوهای بار FC2,FC1,FT1

۱۰- حال باید ترکیب بارهای طراحی مورد نیاز برای انجام این کنترل را در etabs معرفی نمود. مطابق مبحث دهم تیرها و ستون ها باید برای این نیروها همراه با بارهای ثقلی ضریب دار طراحی شوند. لذا لازم است که از ترکیب بارهایی که در آنها نیروی زلزله وجود دارد استفاده کرد. برای این کار می توان از ترکیب بارهای ارائه شده در جدول ۳ الگو برداری نمود. در ادامه باید همین ترکیب بارهای را به نرم افزار ایتبس معرفی کرد.

جدول ۳ ترکیب بار های طراحی و کنترل تیر ها و ستون های نظیر دهانه مهاربندی شده

ترکیب بار های طراحی و کنترل تیر ها و ستون های نظیر دهانه مهاربندی شده

۱۱- برای معرفی ترکیب بارهای ارائه شده در جدول ۳ به نرم افزار ایتبس  ، از روش هایی که در مراحل قبلی ارائه شد استفاده می شود.

بدین ترتیب ابتدا از منویDefine گزینه Load Combination را انتخاب کنید. در پنجره جدید ظاهر شده روی گزینه …Add New Combo کلیک کرده و در پنجره جدید ظاهر شده برای معرفی ترکیب بار اول در جدول ۳ نام ترکیب بار را NewC1 ویرایش کنید. سپس در قسمت Define Combination of Load Case / combo Results مطابق شکل ۳ الگوهای بار و ضرایب آن را مطابق جدول ۳ به نرم افزار معرفی و در نهایت روی گزینه OK کلیک کنید.

معرفی ترکیب بار NewC1 به نرم افزارشکل ۳ معرفی ترکیب بار NewC1 به نرم افزار

 

۱۲- دیگر ترکیب بارها را دقیقا به همین شکل به نرم افزار معرفی خواهیم کرد.

۱۳- در ادامه لازم است یک نیروی فرضی زلزله را در سازه در نظر گرفت و به تبع آن مهاربندهای فشاری و کششی را در مدل تشخیص داد. در شکل ۴ نیروی زلزله به صورت فرضی از چپ به راست خواهد بود. مهاربندهای فشاری و کششی در شکل ۴ مشخص شده اند. به این مسئله بیندیشید که اگر راستای نیروی زلزله تغییر کرد موقعیت مهاربندهای فشاری و کششی چگونه خواهد شد .

عملکرد مهاربند ها در هنگام وقوع زلزله

شکل ۴ عملکرد مهاربند ها در هنگام وقوع زلزله از چپ به راست

در شکل ۴ به راحتی مهاربند فشاری و کششی قابل تشخیص است. همچنین در این شکل سایز نمیرخ های استفاده شده برای مهاربندهای SCBF مشخص شده است.

۱۴- در مرحله بعد باید اثر مهاربند همگرای ویژه را از مدل حذف نمایید. برای این منظور بهترین روش این است که اثر سختی آنها را در مدل از بین برد. برای این منظور تمامی مهاربند های موجود در مدل را انتخاب نمایید. سپس از مسیر Assign دستور Frame> Pooperty modifiers… را انتخاب کنید. در پنجره جدید ظاهر شده در مقابل گزینه های نشان داده شده در شکل ۵ مقادیر کوچکی وارد کنید این گزینه ها سختی محوری و خمشی مهاربندها را از بین می برند.

از بین بردن سختی مهاربند ها از مدل

شکل ۵ از بین بردن سختی مهاربند همگرای ویژه ویژه از مدل موجود در نرم افزار Etabs

۱۵- در ادامه باید نیروهای محاسبه شده در جدول ۳ را به قاب های مهاربندی شده اعمال کرد. این نیروها باید حتما در راستای مهاربندها باشند که برای این منظور می توان از دستورات موجود در نرم افزار استفاده کرد.

همانطور که از جدول ۵-۲۰ واضح است، دو دسته نیرو برای مهاربندهای ۲UNP100 و ۲UNP80 محاسبه شده است که باید برای این مهاربندها به صورت جداگانه اعمال شود. نکته بسیار مهمی که در این بخش وجود دارد نحوه اعمال نیرو برای مهاربندهای فشاری و کششی که در شکل ۴ مشخص شده اند خواهد بود. برای درک بهتر به شکل ۶ توجه کنید. همانطور که مشخص است چنانچه مهاربند فشاری باشد، نیرو به گره اتصال تیر به ستون نزدیک می شود و چنانچه مهاربند کششی باشد، نیرو به گره اتصال تیر به ستون دور می شود.

تشخیص نوع نیرو برای مهاربند فشاری و کششیشکل ۶ تشخیص نوع نیرو برای مهاربند فشاری و کششی

به پایان بخش اول آموزش طراحی تیر ها و ستونها برای قاب های مهاربندی شده با مهاربند همگرای ویژه رسیدیم .شما میتوانید ادامه این آموزش را در این لینک پیگیری کنید.

 اگر سوالی درباره این آموزش برای شما پیش آمده است میتوانید در بخش نظرات همین صفحه مطرح کنید و پاسخ خود را دریافت کنید

آموزش Etabs -بسته محاسب سازه(طراحی ساختمان فولادی از صفر تا صد -۶۰ساعت آموزش )
آموزش محاسبات سازه طراحی سازه فولادی

نظر شما چیست؟

لطفاً نظرات خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید