دیوار برشی بتنی در سازه فولادی
اگر دیوار را در ارتفاع مشبندی کنید برنامه آن را با ستون متصل شده فرض میکند و البته باید با دیوار هم Pier شود.
استفاده از دیوار برشی بتنی در سازه فولادی تا حدی موجب کاهش ابعاد مقاطع و اقتصادی تر شدن طرح می شود.
جهت عدم کنترل ضوابط لرزهای، باید در بخش تنظیمات آییننامهای گزینه Seismic Design Category را در یکی از حالات A، B یا C قرار داده و همچنین عدد مقابل System R را عددی کمتر مساوی 3 قرار دهید تا ضوابط لرزهای کنترل نشود.
اگر گزینه Ignore Special Seismic Load? را در حالت Yes قرار دهید تنها از ترکیب بارهای تشدید یافته صرف نظر میشود. البته هر یک از مواردی که صرف نظر میکنید باید بصورت دستی کنترل شود.
۱-روش های خطی
-تحلیل استاتیکی معادل
-دینامیکی طیفی
-دینامیکی تاریخچه زمانی
..............................................
تحلیل استاتیکی خطی:
فرضیات اساسی روش تحلیل استاتیکی خطی عبارتند از :
1 ـ رفتار مصالح خطی است .
2 ـ بارهای ناشی از زلزله ثابت ( استاتیکی ) است .
3 ـ کل نیروی وارد بر سازه برابر ضریبی از وزن ساختمان است .
در این روش نیروی جانبی ناشی از زلزله طوری انتخاب می شود که برش پایه حاصل از آن برابر نیروی برش پایه مطابق روابط آیین نامه شود. مقدار برش پایه در این روش چنان انتخاب شده است که حداکثر تغییر شکل سازه با آنچه که در زلزله سطح خطر مورد نظر پیش بینی می شود مطابقت داشته باشد. چنانچه تحت اثر بار وارده، سازه به طور خطی رفتار کند، نیروهای بدست آمده برای اعضای سازه نیز نزدیک به مقادیر پیش بینی شده هنگام زلزله خواهند بود، ولی اگر سازه رفتار غیر خطی داشته باشد، نیروهای محاسبه شده از این طریق بیش از مقادیرجاری شدن مصالح خواهند بود. به همین جهت هنگام بررسی معیارهای پذیرش نتایج حاصل از تحلیل خطی برای سازه هایی که هنگام زلزله رفتار غیر خطی دارند، اصلاح می گردد.
تحلیل دینامیکی خطی:
تحلیل دینامیکی خطی می تواند به دو روش طیفی یا تاریخچه زمانی انجام شود. فرضیات خاص این روش در محدوده رفتار خطی عبارتند از :
1 ـ رفتار سازه را می توان بصورت ترکیبی خطی از حالت های مودهای ارتعاشی مختلف سازه که مستقل از یکدیگرند محاسبه نمود .
2 ـ زمان تناوب ارتعاشات سازه در هر مود در طول زلزله ثابت است .
در این روش ، مشابه روش تحلیل استاتیکی خطی، پاسخ سازه در زلزله سطح خطر مورد نظر در ضرایبی ضرب می شود تا حداکثر تغییر شکل سازه با آنچه که در زلزله پیش بینی می شود مطابقت داشته باشد. به همین علت نیروهای داخلی در سازه های شکل پذیر که در هنگام زلزله رفتار غیر خطی خواهند داشت بزرگتر از نیروهای قابل تحمل درسازه برآورد می شوند. به همین جهت هنگام بررسی معیارهای پذیرش در نتایج حاصل از تحلیل خطی برای سازه هایی که هنگام زلزله رفتار غیر خطی دارند، اصلاح می گردد.
روش تحلیل طیفی:
تعداد مودهای ارتعاشی در تحلیل طیفی چنان باید انتخاب شود که جمع درصد مشارکت جرم مؤثر برای هر امتداد تحریک زلزله در مودهای انتخاب شده حداقل 90% باشد . بعلاوه در هر امتداد، حداقل باید سه مود اول نوسان و حداقل تمام مودهایی که دارای زمان تناوب بیش از 4% ثانیه هستند در نظر گرفته شوند . طیف طرح مورد استفاده در این روش باید مطابق آیین نامه انتخاب شود .
نتایج حاصل از هر مود نوسان باید با روشهای آماری شناخته شده مانند جذر مربعات SRSSروش ترکیب مربعی کامل (CQC) و یا روشهای دقیقتر که اندرکنش بین مودها را دقیقتر درنظر می گیرد، انجام شود.
اثر زلزله در امتداد عمود بر امتداد مورد نظر در صورت لزوم باید در نظر گرفته شود .
روش تحلیل تاریخچه زمانی:
در تحلیل تاریخچه زمانی ، پاسخ سازه با استفاده از روابط دینامیکی در گام های زمانی کوتاه محاسبه می شود. در این روش باید پاسخ سازه تحت تحریک شتاب زمین بر اساس حداقل سه شتاب نگاشت محاسبه شود. چنانچه کمتر از هفت شتابنگاشت برای تحلیل انتخاب شود باید بیشینه اثر آنها برای کنترل تغییر شکلها و نیروهای داخلی منظور شود. چنانچه از هفت شتابنگاشت یا بیشتر استفاده شود می توان مقدار متوسط اثر آنها را برای کنترل تغییر شکلها و نیروهای داخلی در نظر گرفت.
برای کنترل زلزله بهره برداری در حالت حدی در نرم افزار ترکیب بارها همگی با ضریب یک وارد میشود و ضرایب کاهش مقاومت نیز یک می شود و سازه کنترل میشود.همچنین تغییر مکان جانبی نسبی نیز از 0.005 ارتفاع طبقه بیشتر نشود.
ساختمانهای «با اهمیت خیلی زیاد و زیاد» و یا بلندتر از 50 متر و یـا بیشـتر از 15 طبقه باید برای زلزله سطح بهره برداری کنترل شوند، به طوری که، مطـابق تعریـف بند (1-1-2)قابلیت بهره برداری خود را در زمان وقوع زلزلـه حفـظ نماینـد. بـرای ایـن منظور مشخصات سازه این ساختمانها باید چنان باشد که تحـت اثـر ترکیـب بارهـا در سطح بهره برداری، بدون اعمال ضریب بار، الزامات زیر را تأمین نمایند.
1) در زلزله سطح بهره برداری نباید تنش های ایجاد شده در اعضای فولادی از حد فرا ارتجاعی اعضا تجاوز نماید.
2) در طراحی سازه های بتن مسلح تلاشهای ایجاد شده در اعضا نباید از مقاومت اسمی آنها(بدون اعمال ضریب کاهش مقاومت) فراتر رود.
3) در کنترل زلزله سطح بهره برداری برای سازه های بتن مسلح میتوان مقدار ممان اینرسی موثر اعضا سازه را تا 1.5 برابر مقادیر متناظر با زلزله طرح در نظر گرفت.
4) منظور از تغییر مکانی که عرض کردید از یک تحلیل خطی بدست می اید و برای محاسبه آنها میتون از اثر p delta صرف نظر کرد.
5) در مواردی که نوع و نحوه بکارگیری مصالح و سیستم اتصال قطعات غیرسازه ای(مانند تیغه بندی داخل ساختمان) به گونه ای باشد که که این قطعات بتوانند در برابر تغیر مکانهای جانبی نسبی بیش از 0.005 ارتفاع طبقات بدون خسارت بماند میتوان این عدد را تا 0.008 افزایش داد.
6) مشخصات حرکت زمین در زلزله سطح بهرهبرداری باید مشابه زلزله طرح، بنـد
(3-3)در نظر گرفته شود، با این تفاوت که شتاب مبنای طرح A در آن بـه یـک ششـم مقدار خود کاهش داده شود. در مقابل ضریب رفتار R در محاسبه نیـروی جـانبی زلزلـه برابر با یک منظور میگردد. به این ترتیب در روش تحلیل استاتیکی معادل مقـدار بـرش پایه در این سطح از رابطه (3-16)محاسبه میشود.
Vser=1/6 ABIW (3_16)
در برنامه ETABS ضوابط زیر برای قابهای مهاربندی شده همگرای ویژه کنترل میشوند:
برای طراحی این سیستم بایستی ضوابط ویژه زیر کنترل شوند (AISC SEISMIC 13):
برنامه ضوابط زیر را برای مهاربندهای شورون 7 و 8 در قابهای SCBF کنترل مینماید:
برای سایر مقاطع (AISC A-1-7, AISC SEISMIC 13.4a(2)):
که در روابط فوق، M1 و M2 به ترتیب لنگرهای انتهای کوچک و بزرگ انتهایی در محل تکیهگاههای جانبی تیر هستند. نسبت M1/M2 برای انحنای مضاعف مثبت و برای انحنای ساده منفی است (AISC A1.7).> در برنامه ETABS، برای مهاربندهای 7 و 8، ضوابط زیر را کنترل نمینماید:
الف) تیرهای دهانه مهاربندی شده باید بدون در نظر گرفتن مهاربند به عنوان تکیهگاه میانی تیر قادر به تحمل بارهای ضریبدار مرده و زنده باشند.
ب) تیرهای دهانه مهاربندی شده، باید تحمل بارهای ضریبدار بصورتی که مهاربندها حذف شدهاند و به جای آنها ظرفیت آنها قرار داده شده را داشته باشند. این ظرفیت در کشش AgRyFy و در فشار 0.3Pn است.
در مهاربندی همگرای ویژه استفاده از مهاربندی صرفاً کششی مجاز نیست. در هر امتداد قاب، بایستی حداقل 30% و حداکثر 70% مهاربندها به کشش کار کنند. کنترل این بند به عهده کاربر است.
در برنامه ETABS ضوابط زیر برای قابهای مهاربندی شده همگرای معمولی کنترل میشوند:
ضوابط طراحی تیرها، مهاربندها و ستونها.
برآورد نیروی طراحی اتصال تیر به ستون.
برآورد نیروی طراحی اتصال مهاربند.
برای طراحی این سیستم بایستی ضوابط ویژه زیر کنترل شوند (AISC SEISMIC 14):
اگر تحت ترکیب بارهای معمولی نیروی محوری ستونها از 0.4 ظرفیت فشاری یا کششی آنها فراتر رود، ترکیب بارهای ویژه تشدید یافته بایستی بدون حضور لنگر خمشی و نیروی برشی و تنها تحت اثر نیروی محوری کنترل شوند(AISC SEISMIC 8.3, 4.1).مقاطع مهاربندها باید فشرده لرزهای باشند (AISC SEISMIC 13.2d, 8.2b, Table I-8-1). در Error! Reference source not found. نسبت حدی عرض به ضخامت برای مقاطع فشرده لرزهای نشان داده شده است. در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام میشود.
ضریب لاغری مهاربندها نباید از مقدار زیر، بزرگتر شود (AISC SEISMIC 14.2). در صورت عدم ارضای این شرط، پیام خطایی در خروجی اعلام میشود.![]()
برنامه ضوابط زیر را برای مهاربندهای شورون 7 و 8 در قابهای OCBF کنترل مینماید:
فاصله بین تکیهگاههای جانبی برای تیرهای بین مهاربندی جانبی نباید از lpd تجاوز نماید (AISC SEISMIC 13.4a(2)). برای مقاطع جعبهای و مستطیلی طول lpd بصورت زیر محاسبه میشود:
برای سایر مقاطع (AISC A-1-7, AISC SEISMIC 13.4a(2)):

که در روابط فوق، M1 و M2 به ترتیب لنگرهای انتهای کوچک و بزرگ انتهایی در محل تکیهگاههای جانبی تیر هستند. نسبت M1/M2 برای انحنای مضاعف مثبت و برای انحنای ساده منفی است (AISC A1.7).
در برنامه ETABS، برای مهاربندهای 7 و 8، ضوابط زیر را کنترل نمینماید:
الف) تیرهای دهانه مهاربندی شده باید بدون در نظر گرفتن مهاربند به عنوان تکیهگاه میانی تیر قادر به تحمل بارهای ضریبدار مرده و زنده باشند.
ب) تیرهای دهانه مهاربندی شده، باید تحمل بارهای ضریبدار بصورتی که مهاربندها حذف شدهاند و به جای آنها ظرفیت آنها قرار داده شده را داشته باشند. این ظرفیت در کشش AgRyFy و در فشار 0.3Pn است.
منبع: سایت دکتر علیرضایی
در برخی اوقات که طول لبه آزاد ورق زیاد باشد، نیاز به سخت کنندههایی عمود بر این ورق اتصال میباشد. در این حالت بایستی توجه داشت که این سخت کنندهها نبایستی از ناحیه نوار مفصل خمیری ورق عبور داده شوند. زیرا در صورت عبور از این ناحیه، مانع دوران ورق اتصال شده و کار مفصل خمیری و خط فرضی خمش را مختل میکنند. همچنین توصیه شده انتهای این سخت کنندهها نیز با فاصلهای به میزان دو برابر ضخامت ورق (2t) نرسیده به خط فرضی خمش، قطع شوند. در شکل زیر این مورد نشان داده شده است.
چند نکته قابل توجه جهت کاهش لرزش سقفهای عرشه فولادی :
1- فاصله دهانه های تیرهای فرعی در سقف عرشه فولادی
یکی از مهمترین عوامل در کاهش لرزش سقف عرشه فولادی فواصل تیرهای فرهی می باشد ، اگر فاصله تیرهای فرعی کمتر از 2/40 متر باشد با اجرای ورق عرشه به ضخامت 0/8 میلیمتر هیچ لرزشی در سقف نخواهیم داشت ، برای فواصل بیشتر باید ضخامت ورق را افزایش دهیم : یعنی دهانه 2/40 تا 2/60 از ورق 0/9 میلیمتر و از 2/60 تا 3/00 متر از ورق 1 میلیمتر و از 3/00 تا 3/30 از ورق 1/25 میلیمتر استفاده گردد ، فاصله تیر فرعی بیشتر از 3/30 به هیچ عنوان توصیه نمیگردد ، کما اینکه دستگاه های تولید ورق رول فرمینگ توان فرم دادن ورق با ضخامت بیشتر از 1/25 میلیمتر را ندارند
2- ضخامت ورق گالوانیزه سقف عرشه فولادی
همانگونه که گفته شد انتخاب ورق با ضخامت نادرست با توجه به فواصل تیرریزی نیز از عوامل موثر در لرزش سقف ساختمان خواهد بود.
3- ارتفاع عرشه
ارتفاع عرشه یا بلندای گام ورق نیز تاثیر به سزایی در کاهش لرزش سقف دارد ، توصیه ما در هر فاصله دهانه ای استفاده از ورق عرشه با بلندای گام 75 میلیمتر می باشد .
4- بتن ریزی
بر طبق ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، حداقل ضخامت بتن بر روی گام فوقانی ورق عرشه فولادی در حدود ۵ سانتیمتر می باشد. هر چند که در عمل ۶ سانتیمتر نتیجه مطلوب تری حاصل شده است، اما بتن ریزی کمتر از ۵ سانتیمتر در افزایش لرزش سقف موثر است .
5- اجرای صحیح عرشه
فیکس کردن ورق با میخ و چاشنی انفجاری ، در فواصل مناسب ( برای هر متر مربع حداقل از 2 عدد میخ و چاشنی انفجاری استفاده گردد ) و استفاده از پیچ های خودکار در محلهای مورد نیاز ، نیز در کاهش لرزش سقف کمک میکند
رابطه عرض مفید فرمینگ ورق عرشه فولادی و لرزش سقف عرشه فولادی:
مطابق آئین نامه مقررات ملی ساختمان ایران مبحث دهم در صفحه ۱۲۶ بند ۱۰-۲-۸-۳-۳ :
ت) انتقال بار بین تیر فولادی و دال بتنی
ت-۱) نواحی لنگر خمشی مثبت
۱. مقاومت برش افقی مورد نیاز: برای عملکرد مختلط کامل، برش افقی مورد نیاز باید به شرح زیر برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالتهای حدی خردشدگی بتن و تسلیم کششی مقطع فولادی در نظر گرفته شود.
خرد شدگی بتن (۱۰-۲-۸-۲۰)
Vhu=0.85fcAc
تسلیم کششی مقطع فولادی (۱۰-۲-۸-۲۰)
در روابط فوق:
fc= مقاومت فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن
Ac=سطح مقطع دال بتنی در محدوده عرض موثر ورق عرشه فولادی
As=مساحت مقطع فولادی
Fy=تنش تسلیم فولاد مقطع فولادی
۲. مقاومت برش افقی اسمی مقاومت برش افقی اسمی اعضای با مقطع مختلط بر دال بتنی و دارای برشگیر (گلمیخ) باید مطابق رابطه زیر بر اساس مقاومت برشی برشگیرها تعیین گردد. (۱۰-۲-۸-۲۱)
که در آن:
Qn=مجموع مقاومت های برشی اسمی برشگیرها (گلمیخ ها)در حد فاصل نقاط لنگر خمشی مثبت حداکثر و لنگر صفر مطابق مقررات بند ۱۰-۲-۸-۷ ۳.تعداد فاصله و مشخصات برشگیرها (گلمیخ ها)بایستی از طریق برقراری رابطه زیر و بدون احتساب ضریب کاهش مقاومت تعیین گردد. (۱۰-۲-۸-۲۲)
نتیجه گیری:
با توجه به اینکه مقدار خرد شدگی بتن کمترین مقدار در روابط فوق میباشد لذا هر چه سطح مقطع دال بتنی در محدوده عرض موثر ورق عرشه فولادی بیشترو مطابق استانداردها باشد مقاومت سقف عرشه فولادی در مقابل زلزله نیز بیشتر می شود.