طول تیر پیوند

هیچ مقدار مشخصی برای تیر پیوند نمی‌توان در نظر گرفت و همچنین اعمال درصدی از طول دهانه به عنوان طول تیر پیوند نیز کار درستی نیست ولیکن توصیه اکید می‌شود طول تیر پیوند به میزانی در نظر گرفته شود که در برش جاری شود. طراح می‌بایست در مراحل اولیه یک طول مناسب برای تیر پیوند حدس بزند. تیرهای پیوند با طول بلند دارای محاسن معماری از جمله بازشوهای بزرگ برای درب و پنجره و ... در قاب می‌باشند، لیکن رفتار پیوندهای با طول زیاد تحت بارگذاری تناوبی شدید، عموماً در مقایسه با پیوندهای با طول کوتاه ضعیف بوده و نتیجه آن سختی، مقاومت و ظرفیت استهلاک انرژی کم می‌باشد. بنابراین برای رفتار صحیح سیستم قاب مهاربندی واگرا استفاده از پیوندهای کوتاه با تسلیم برشی توصیه شده است.
 
در سیستم قاب مهاربندی واگرا صحیح طراحی شده، تیر پیوند می‌بایست بتواند فعالیت غیرارتجاعی قاب را که در لرزه‌ای شدید تولید شده، تحمل نماید. تیر پیوند یک مکانیزم استهلاک انرژی پایدار را فراهم ساخته و باقی قاب را با محدود کردن حداکثر بار انتقال یافته به مهاربندها، تیرها و ستون‌های قاب محافظت می‌نماید. برای پیوندهای خیلی کوتاه، برش تعیین کننده رفتار غیرارتجاعی تیرپیوند بوده در صورتی که برای پیوندهای طویل‌تر خمش تعیین کننده می‌باشد. برای تیرهای پیوند خیلی کوتاه قبل از اینکه لنگرهای انتهایی به مقدار Mp برسند، نیروی برشی Vp می‌رسد و تیرپیوند در برش تسلیم شده و تشکیل مفصل برشی می‌دهد. برای پیوندهای خیلی بلند، قبل از اینکه تسلیم برشی بتواند روی دهد، لنگرهای انتهایی به مقدار Mp رسیده و در هر دو انتهای تیر پیوند تشکیل لولای خمشی می‌دهند. به علت تأثیر بسیار مهم کرنش سخت شوندگی بر روی رفتار تیرپیوند، هم تسلیم برشی و هم تسلیم خمشی می‌توانند بر دامنه‌ی وسیعی از طول پیوند واقع شوند.
بطور کلی توصیه می‌شود، طول تیر پیوند e از مقدار زیر کمتر باشد:
e که در آن Vp برش پلاستیک مقطع تیر و Mp لنگر پلاستیک مقطع تیر است. مقدار این دو پارامتر را باید از روابط 10-3-12-3 و 10-3-12-4 تعیین نمایید.
@AlirezaeiChannel

سیستم های دوگانه

برخی نکات مهم ، قابل توجه مهندسان  طراح سازه:
1- در سیستم های  دوگانه جهت کنترل قاب خمشی برای تحمل 25 درصد نیروی  زلزله باید از کمک ستون یا  المان_مرزی کنار دیوار به تحمل نیروی جانبی صرفنظر شود. بر این اساس باید این ستون در صفحه دیوار به صورت دوسرمفصل و برای عمود بر صفحه دیوار گیردار تعریف شود. ضریب سختی این ستون و د برای خمش خارج از صفحه 0.35 اعمال میشود. این ضریب برای دیوار در فایل اصلی حداکثر 0.35 و در فایل 25 درصد مقداری اندک باید لحاظ شود. توزیع نیروی جانبی در ارتفاع در فایل 25 درصد باید مشابه فایل اصلی باشد.
2- در طراحی سیستم  قاب_ساده و دیوار برشی بتنی ، دیوارها باید برای صددرصد نیروی زلزله و اعضای قاب باید در فایلی جداگانه برای اثر همزمان بارهای ثقلی و جانبی طراحی گردند. بررسی  نامنظمی_پیچشی باید بر اساس هر دو حالت لحاظ شود و حالت بحرانی معیار قرار گیرد. کنترل  دریفت بر اساس فایل اصلی با مشارکت دیوارهای برشی برای صددرصد نیروی زلزله انجام میشود.

ضریب Ry (تنش تسلیم مورد انتظار )

هنگامی که از قاب خمشی ویژه استفاده میشود از ضریب Ry در روابط استفاده میکنیم(برای محاسبه Mpr,Vpr)
ولی در قاب خمشی متوسط استفاده نمیشود.
مقدار تنش تسلیم مورد انتظار برای میلگردها برابر 1.25fy تنها برای قاب‌های خمشی ویژه اعمال می‌شود. طبق ACI318-14 داریم:

Because the actual yield strength of the longitudinal reinforcement may exceed the specifed yield strength and because strain hardening of the reinforcement is likely to take place at a joint subjected to large rotations, required shear strengths are determined using a stress of at least 1.25fy in the longitudinal reinforcement.

طبق راهنمای برنامه نیز داریم:

The maximum probable moment strengths are determined using a strength reduction factor of 1.0 and the reinforcing steel stress equal to α fy , where α is set equal to 1.25

این مقدار برای قاب متوسط برابر یک در نظر گرفته می‌شود. در ETABS 9.7 نیز همین مقادیر بصورت خودکار توسط برنامه برای قاب ویژه در نظر گرفته میشود

 
همچنین از مقادیر تنش تسلیم مورد انتظار Fye و Fue در ساخت مفاصل پلاستیک متمرکز (Hing) در تحلیل های غیر خطی استفاده می گردد

Expected stress values are used to automatically generate hinge properties for P-M2-M3 and P-M hinges.

ولی در ساخت مفاصل پلاستیک گسترده (Fiber) از تنش  Fy و Fu استفاده می گردد نه Fye و Fue
[caption id="attachment_4083" align="alignnone" width="1273"] تنش تسلیم مورد انتظار Fye[/caption]

---

 
برای سازه های فولادی مطابق با مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
ضریب Ryعبارت است از نسبت تنش تسلیم مورد انتظار به حداقل تنش تسلیم تعیین شده، که به منظور در نظرگرفتن افزایش مقاومت مورد نیاز باید در محاسبات مدنظر قرار گیرد. کاربرد ضریب Ryدر محاسبات لرزهای سازه های با شکل پذیری مختلف در بخش های مربوطه
ارائه شده است. 
ضریب Ry اساساً برای انواع تولیدات فولاد متفاوت بوده و به عوامل متعددی نظیر شکل مقاطع، افزودنی های به کار رفته در طی روند تولید فولاد در کارخانجات بستگی دارد.

---

 
در help نرم افزار SAP2000 و Etabs نیز آمده است :
در تحلیل های غیرخطی اعضایی که مفاصل پلاستیک آنها به صورد ترد brittle hinges تعرییف می گردند می بایست از Fy استفاده گردد و چنانچه به صورت  ductile hinges و شکل پذیر تعریف گردد می بایست از Fye استفاده شود.
و برای میلگرد های اعضای بتنی از تنش تسلیم حداقل Fy هم برای اعضای "نیرو کنترل" و هم "تغییرشکل کنترل " استفاده می گردد.

 For steel members, ductile hinges are based on effective strengths, which are the expected material properties, and according to FEMA-356, are recommended for deformation-controlled actions.

For steel members, brittle hinges are based on minimum strengths, which are the lower bounds of material properties, and are recommended for force-controlled actions.

For reinforcement in concrete members, minimum strengths are currently being used for both deformation-controlled and force-controlled hinges.

 
[caption id="attachment_3290" align="alignnone" width="1000"] تحلیل پوش آور Push Over استاتیکی غیرخطی و تاریخچه زمانی غیرخطی Time History - مفصل پلاستیک در Etabs[/caption]

اتصالات فولادی از پیش تایید شده گیردار

عملکرد اتصالات گیردار قبلا توسط آزمایش‌های تجربی مورد تایید قرار گرفته است. در اتصال گیردار جوشی به کمک ورق‌های روسری و زیرسری (WFP) ورق‌های بالایی و پایینی اتصال توسط جوش به بال‌های ستون جوش شده و از طرف دیگر به بال‌های تیر توسط جوش متصل می‌شوند. این اتصال را می‌توان فقط در قاب خمشی با شکل‌پذیری متوسط استفاده نمود. این اتصال در AISC وجود ندارد و الزامات آن توسط مبحث دهم داده شده است. بطور کلی اگرچه محل مفصل پلاستیک با فاصله از ستون قرار دارد، لیکن اگر این اتصال را طراحی کرده باشید، به ابعاد خیلی بزرگی برای ورق‌های روسری و زیرسری (بخصوص برای ورق روسری) خواهید رسید و عملکرد ضعیف‌تر آنها در دوران‌های بالا بصورت آزمایشی مورد اثبات قرار گرفته است. یکی از ایرادات وارد بر این اتصال به غیر از شکل ورق فوقانی که باید بر روی بال جهت اجرای جوش عرض کمتری داشته باشد، نحوه اجرای این اتصال است که تمام جوشکاری ورق‌ها به تیر باید در کارگاه صورت گیرد که این خود باعث عدم اجرا مناسب این جوش‌ها و در نهایت ضعف در آن خواهد شد.

در اتصال گیردار مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W) عمده دوران خمیری در تیر و در بَر ستون ایجاد می‌شود. حالت‌های شکست نامطلوب، توسط جزئیات مناسبی که برای اتصال جوش بال تیر به بال ستون داده می‌شود، کنترل می‌گردد. این اتصال را می‌توان در قاب خمشی با شکل‌پذیری ویژه و متوسط استفاده نمود. محل مفصل پلاستیک (Sh) در روی تیر باید در محل بَر ستون در نظر گرفته شود (Sh=0). لیکن در داخل تیر و بر روی بال‌های فوقانی و تحتانی آن ایجاد می‌شود. از جمله جزئیات اصلاحی این اتصال که در آیین‌نامه‌های جدید بر روی آن تاکیده شده، اجرای سوراخ دسترسی زیر بال بالا و روی بال پایین بوده که مانع ایجاد تنش‌های سه محوری در این اتصال می‌شود. اجرای جوش نفوذی بال‌ها به ستون در کارگاه از ایردات وارد بر این اتصال است که می‌توان با اتصال درختی بر این مشکل غلبه نمود.
 

طبقه ی ضعیف

طبق 2800 داریم:
در مواردی که مقاومت جانبی طبقه از 80% مقاومت جانبی طبقه روی خود کمتر باشد، چنین طبقه‌ای اصطلاحاً طبقه ضعیف نامیده میشود. در مواردی که مقدار فوق به 65% کاهش یابد به آن اصطلاحاً طبقه «خیلی ضعیف» توصیف میشود.
طبق ASCE7-10:

Discontinuity in Lateral Strength–Weak Story Irregularity: Discontinuity in lateral strength–weak story irregularity is defined to exist where the story lateral strength is less than 80% of that in the story above. The story lateral strength is the total lateral strength of all seismic-resisting elements sharing the story shear for the direction under consideration. story lateral strength is less than 65% of that in the story above.

در آیین‌نامه‌ها (AISC) در ارتباط با تعیین مقاومت جانبی قاب خمشی و قاب مهاربندی شده همگرا توضیحاتی داده شده است لیکن تعیین این مورد برای سیستم‌های دیگر دارای ابهاماتی است. مطابق شکل زیر، در قاب خمشی دو مکانیزم را میتوان متصور شد، در شکل (a) ستون‌ها جاری شده اند. این حالت (ستون ضعیف تر از تیر) در قاب خمشی ویژه فولادی و بتنی ممنوع است. شکل (b) درست نیست. زیرا برای مکانیزم شدن یک طبقه، جاری شدن تیرهای آن کافی نیست و بایستی تمام تیرها جاری شوند.
در قاب‌های خمشی ایجاد طبقه ضعیف در اثر کمترین ظرفیت‌های برشی و خمشی ستون‌ها است. بطور کلی برای تعیین مقاومت یک طبقه می‌توان از تحلیل بارافزون، ظرفیت جانبی یک طبقه را تعیین نمود.
منبع: کانال دکتر علیرضایی

دانلود اکسل دفترچه محاسبات سازه

Structural calculation report xls [ Etabs-SAP.ir ]
به وسیله ی این فایل اکسل می توانید بسیار سریع ، دفترچه محاسبات سازه را آماده کنید. بدون این که موضوع یا بندی از آیین نامه 2800 فراموش شود.

 

ضوابط شکل پذیری تیر و ستون بتنی

در این فایل آموزشی به ضوابط شکل پذیری ویژه و متوسط در تیرها و ستون های بتنی پرداخته می شود.

ضوابط عمومی شکل پذیری ویژه و متوسط

ضوابط خمشی

ضوابط آرماتورهای عرضی

ضوابط آرماتورهای عرضی

ضوابط وصله پوششی

ملاحظات اجرایی در طراحی تیرها
ملاحظات میلگردهای طولی در تیرها
ضوابط طول گیرداری در آرماتور های طولی
ملاحظات میلگردهای عرضی در تیرها
شرایط کلی ستونها (شکل پذیری متوسط و ویژه )
 

تشریح پارامتر های طیف آیین نامه

پارامتر T که دوره تناوب سازه بوده و به مشخصات دینامیکی آن بستگی دارد. برای تعیین آن از روش‌های تجربی، موضوع بند 3-3-3 یا روش‌های تحلیلی استفاده می‌شود. در روش تحلیلی نیاز به ایجاد یک مدل کامپیوتری است.
پارامتر Ts دوره تناوب خاک است. در صورتی که خاک از یک لایه تشکیل شده باشد، با استفاده از رابطه زیر می‌توان مقدار دوره تناوب خاک را تعیین نمود:
Ts=(4H)/vs
که در رابطه فوق، TS دوره تناوب خاک بر حسب ثانیه، H ارتفاع لایه خاک بر حسب متر و vS سرعت موج برشی بر حسب متر بر ثانیه می‌باشد. مقدار سرعت موج برشی در خاک تابعی از نوع خاک آن می‌باشد. در عمل لایه‌های زیادی از خاک وجود داشته و رابطه خیلی پیچیده‌تر است لیکن 2800 در جدول 2-2 مقادیری برای Ts ارائه می‌دهد.
پارامتر T0 تقریبا 20% مقدار Ts بوده و شاخه اول و دوم طیف را از هم تمیز می‌دهد.
پارامتر S شکل طیف را ایجاد می‌کند. شکل طیف را برای خاک‌های مختلف بالا یا پایین می‌کند. همچنین برای خاک‌های سست و لرزه‌خیزی زیاد، اثر غیرخطی شدن خاک در کاهش پاسخ را لحاظ می‌کند.
پارامتر S0 اثرات ساختگاهی را نشان می‌دهد. برای خاک‌های سست اثر بزرگنمایی زلزله بر روی لایه‌های بالایی زمین‌های آبرفتی را لحاظ می‌کند. بدین صورت که در حالتی زمین نوع III یا IV باشد، مقدار طیف B1 از یک شروع نشده و از مقداری بیشتر از 1 شروع خواهد شد.

دیافراگم صلب و انعطاف‌پذیر

مطلب زیر از کانال دکتر علیرضایی@AlirezaeiChannel اقتباس شده است:
دیافراگم‌ها سیستم‌های افقی هستند که نقش انتقال بارهای زلزله به سیستم‌های مقاوم جانبی بار بر عهده دارند. همچنین نقش دیگر آنها تحمل و انتقال بارهای ثقلی نیز هست. به دلیل اندرکنش بین رفتار درون صفحه و برون صفحه، بررسی انتقال بارهای در دیافراگم‌های افقی پیچیده می‌باشد. در شکل زیر پاسخ دیافراگم‌های صلب و انعطاف پذیر در برابر بارهای جانبی نشان داده شده است.
انعطاف‌پذیری دیافراگم‌ها ناشی از نرم بودن آنها و یا سخت بودن سیستم مقاوم جانبی است. دیافراگم‌ها در سه نوع، صلب، انعطاف‌پذیر و نیمه صلب طبقه‌بندی می‌شوند. در صورتی که سختی دورن صفحه دیافراگم زیاد باشد، آن را به صورت دیافراگم صلب در نظر می‌گیرند. در دیافراگم صلب، نیروهای جانبی به نسبت سختی هر یک از عناصر مقاوم قائم، بین آنها توزیع می‌شوند. لیکن در دیافراگم انعطاف پذیر، به صورت یک تیر دو سر ساده، نیروها به نسبت سطح بارگیر جانبی آنها بین عناصر مقاوم جانبی توزیع می‌شوند. همانطور که از شکل زیر پیداست، با افزایش ارتفاع طبقه، سختی دیوارها کاسته می‌شود و بطور مشابه با افزایش طول دهانه دیافراگم، سختی دیافراگم دچار نزول می‌شود.
همانطور که پیداست، دیافراگم‌های انعطاف پذیر قادر به چرخشی که در دیافراگم‌های صلب حول مرکز سختی رخ می‌دهد، نخواهند بود. در سازه‌های واقعی، دیافراگم‌ها نه انعطاف پذیر و نه کاملاً صلب هستند و تنها برای ساده‌سازی روند تحلیل آنها را صلب یا انعطاف‌پذیر در نظر می‌گیرند. در واقع دیافراگم‌های موجود را می‌توان به صورت نیمه صلب در نظر گرفت.
 

پاسخ دیافراگم‌های صلب و انعطاف پذیر در برابر بارهای جانبی؛ توزیع نیروی جانبی (بالا) برای صلب(چپ) و انعطاف پذیر (راست) و تغییرمکان‌های دیافراگم(پایین)
 
دیافراگم‌ها را می‌توان به صورت یک تیر عمیق مانند شکل زیر در نظر گرفت. نکته بسیار مهمی را که در طراحی تیرهای عمیق باید مد نظر قرار داد این است که بسط رفتار تیرهای معمولی به تیرهای عمیق کاملا نادرست است. چرا که بررسی‌های مختلف نشان داده که رفتار ارتجاعی تیرهای بتن مسلح با رفتار تیرهای معمولی متفاوت است.
این تفاوت اساسأ به اثر تنش‌های قائم در مقطع و تغییر شکل‌های برشی در این اعضا نسبت داده می‌شود. تیر عمیق دارای تغییر شکل برشی قابل توجهی است بنابراین استفاده از نظریه خمش ساده برای پیش بینی رفتار آن نامناسب است هم چنین از آنجایی که توزیع تنش و کرنش درمقطع آن غیر خطی است بنابراین نیاز به تحلیل جداگانه‌ای برای تحلیل این تیرها می‌باشد. در این مدل‌سازی، جان تیر همان دیافراگم و بال‌ها عناصر مقاوم جانبی هستند. تحلیل دقیق دیافراگم‌های نیمه صلب بسیار پیچیده می‌باشد. معمولاً برای توزیع بارهای جانبی در دیافراگم‌های نیمه صلب آنها را به صورت تیر‌های پیوسته بر روی تکیه‌گاه‌های ارتجاعی در نظر می‌گیرند.

تشبیه دیافراگم افقی به تیر عمیق؛ توزیع نیرو(چپ) و خرابی‌های متداول(راست)
 
در بسیاری از نرم‌افزارهای تحلیل امکاناتی وجود دارد که می‌توان دیافراگم‌ها را به صورت کاملاً صلب در نظر گرفت. در این حالت تعداد درجات آزادی برای هر کف به سه کاهش می‌یابد (دو درجه آزادی انتقالی و یک درجه آزادی پیچشی). شکل زیر نمونه‌هایی از دیافراگم‌هایی را نشان می‌دهد که به سبب هندسه آنها نبایستی به صورت یکپارچه صلب در نظر گرفته شوند. در حالاتی که برخی از ستون‌ها در یک طبقه به دیافراگم کف متصل نیستند نبایستی آنها را جزو دیافراگم صلب در نظر گرفت زیرا با این مدلسازی تغییر مکان‌‌های آنها به مانند دیافراگم خواهد بود.
 

نمونه‌ای از دیافراگم‌ها که به سبب هندسه نمی‌توان آنها را صلب فرض نمود

کنترل تیرها ، ستون ها و اتصالات آنها در قاب های مهاربندی شده ویژه

بند 10-3-11-2 مبحث دهم(کنترل تیرها ، ستون ها و اتصالات آنها در قابهای مهاربندی شده ویژه)
 
این بند آیین نامه برای طراحی ستون ها در اثر ظرفیت نهایی مورد انتظار مهاربندها است. طبق مبحث دهم داریم:
در قاب مهاربندی شده همگرای ویژه مقاومت طراحی تیرها، ستونها و اتصالات آنها نباید از نیروهای ناشی از تحلیل های زیر کوچکتر در نظر گرفته شود:
الف) تحلیلی که در آن فرض شود نیروی مهاربند کششی RyFyAg و نیروی مهاربند فشاری برابر 1.14FcreAg باشد.
ب) تحلیلی که در آن فرض شود نیروی مهاربند کششی RyFyAg و نیروی مهاربند فشاری برابر 0.3x1.14FcreAgباشد.
همچنین بایستی اثر نیروهای محوری ناشی از بارهای ثقلی با ضریب مناسب بر روی ستون دیده شود. در صورتی که روش طراحی تنش مجاز باشد، نیروهای ثقلی بدون ضریب و در حالت طراحی به روش تنش مجاز بایستی با ضریبی که آیین‌نامه برای این حالات بار در ترکیب با نیروی زلزله داده است مورد استفاده قرار گیرند.
برنامه ETABS این ضابطه را فعلا کنترل نمیکند و کنترل آن بر عهده طراح است.