نحوه مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار Etabs

در این فایل شما با دیوار برشی فولادی آشنا خواهید شد همچنین نحوه مدلسازی دیوار برشی فولادی در نرم افزار Etabs نیز تشریح گردیده است

دیوار برشی یک سیستم سازه ای است که وظیفه مهار کردن بارهای جانبی مثل زلزله و باد و … را بر عهده دارد .متداول ترین دیوار برشی که همه ما ان را دیده ایم دیوار برشی بتنی است اما حالت دیگری از دیوار برشی نیز وجود دارد که به آن دیوار برشی فولادی میگویند .

دیوار برشی فولادی دارای مزایایی چون سبک بودن و ارزان بودن و نصب سریع دیوار برشی فولادی همچنین جذب انرژی و شکل پذیری بالا است

دیوار برشی فلزی به عنوان یک سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی در سه دهه اخیر به سرعت در دنیا مورد توجه قرارگرفته وازاین سیستم برای ساخت و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها ی مهمی دردنیا بویژه درکشورهای زلزله خیزی چون ژاپن وآمریکا استفاده شده است.

دیوارهای برشی فولادی از ورق فولادی که توسط تیرها وستون‌ها احاطه شده است، تشکیل گردیده‌اند؛ که به تیرها وستون‌ها عناصرمرزی می‌گویند. دیوارهای برشی فولادی مشابه تیرورق طره‌ای عمل می‌نمایند، که درآن ستون هابه منظور بال‌های تیر ورق، تیرهای طبقات همانند سخت‌کننده‌های آن و ورق‌های فولادی به عنوان جان تیر ورق می‌باشند

انواع دیوارهای برشی فلزی شامل ۱-دیوارهای فولادی برشی بدون سخت‌کننده ۲-دیوارهای فولادی برشی با سخت‌کننده  ۳- دیواربرشی فلزی مرکب (ترکیب بتن وفلز)

 

 

دانلود آشنایی با دیوار برشی فولادی و مدل کردن آن در Etabs

نکاتی از تحلیل پی دلتا در آیین نامه 2800 ویرایش چهارم

 نکاتی از تحلیل پی دلتا
در سازه های بتنی که با نرم افزار Etabs تحلیل و طراحی میشوند حتما باید اثرات پی دلتا در نطر گرفته شود زیرا پیش فرض طراحی برنامه بر این مبنا استوار است.برای انجام تحلیل پی دلتا دو روش در Etabs وجود دارد:
روش اول روش مبتنی بر جرم محاسبه شده و در روش دوم انجام تحلیل غیر خطی هندسی و ضرائب افزایش لنگر مورد تائید قرار گرفته است. توصیه آیین نامه(ACI) اینست از روش دوم استفاده شود.
در روش مبتنی بر جرم محاسبه شده(که در پیوست ۵-۲۸۰۰ به آن اشاره شده است) برنامه با بدست آوردن جابجایی نسبی طبقات،لنگر حاصل از بارهای ثقلی که در اثر تغییر مکان نسبی جانبی بوجود می آید تعیین میکند.که این لنگر باعث تشدید جابجایی های جانبی و دیگر پاسخ های سازه میشود.که در این حالت طبق توصیه ۲۸۰۰ میبایست شاخص پایداری محاسبه شود که از مقدار حداکثر آن ۱٫۲۵/R کمتر شود .چنانچه در یک سازه ،این مقدار شاخص پایداری بیشتر شود میبایست در طراحی ان تجدید نظر شود.همچنین اگرشاخص پایداری سازه از ۰٫۱ کمتر باشد میتوان از اثرات پی دلتا صرفنظر کرد. متاسفانه در صورت استفاده از روش مبتنی بر جرم امکان بزرگنمایی ۰٫۷R در جابجایی ها بصورت مستقیم وجود ندارد ومیبایست از روشی غیر مستقیم و کمی سخت این تغییرات اعمال شود.
اما در روش دوم ماتریس سختی موسوم به ماتریس سختی هندسی در اثر فشار موجود در ستون ها مبتنی بر یک روند تکراری سعی و خطا کاهش یافته و لنگر حاصل از بار جانبی Ms بدست می آید.توصیه میشود در قاب خمشی و حتی با وجود دیوار برشی از این روش استفاده شود.
برنامه در یک روند تکراری برای همگرا کردن تغییر مکان های حاصل از بار جانبی ، ماتریس سختی ستون های فشاری را اصلاح میکند(کاهش سختی).و در هر مرحله از تحلیل، همگرایی تحلیل را با کنترل جابجایی بررسی می کند.معمولا در سازه های عادی با تعدادی کمتر از ۵ بار تکرار(maximum iterations ) همگرا می شود. در برنامه Etabs الگوریتم های طراحی بر مبنای انجام تحلیل پی دلتا تهیه شده اند.
در آیین نامه ACI طبق بند ۱۰٫۱۳٫۶ ترکیب بار ثقلی ۱٫۴D+1.7L میبایست استفاده شود. و لنگر حاصل از بارهای ثقلی Mb تعیین میگردد..ضمن اینکه اثرات ضریب ترک خوردگی و کاهش لنگر لختی نیز باید طبق آیین نامه لحاظ گردد.
علاوه بر بارهای جانبی بارهای ثقلی نیز روی تغییر شکل جانبی اثرات ثانویه ایجاد میکنند درحالیکه Etabs تحلیل پی دلتا برای بارهای ثقلی انجام نمیدهد، اما درعوض ضریب افزایش لنگر مربوط به بارهای ثقلی را محاسبه میکند. بنابراین میتوان لنگر نهایی حاصل از اثرات ثانویه تغییر شکل را اینطور بیان نمود :
M=Mb+Ms که در این رابطه ضریب افزایش لنگر بار جانبی ۱ منظور میگردد تا توسط Etabs این اثر محاسبه و اثر داده شود.
– اثرات پی دلتا باعث افزایش لنگر واژگونی و کاهش ضریب اطمینان در برابر واژگونی می شود.
– از آنجا که طراحی ساز ه های بتنی در Etabs با این فرض که تحلیل پی دلتا صورت گرفته انجام میشود ، لذا هنگام طراحی سازه های بتنی با Etabs اجباری می باشد.مگر آنکه کاربر اثرات ثانویه نیروی محوری ستون ها را بروش دیگری مدنظر قرار دهد.
البته در این میان نظریات بسیاردرارتباط با تعریف ترکیب بار پی دلتا آمده برای مثال ترکیبات زیرکه دومی در منوال Etabs به آن اشاره شده:
Load Combination : 1.2 D + L
Load Combination : 1.2 D + 0.5 L
ولی آنچه در ۲۸۰۰ برای ترکیب بار پی دلتا اشاره شده همان ترکیب بار حالت بهره برداری D+L میباشد.
بنابراین با این توضیحات انتخاب ترکیب بار صحیح از میان مباحث مطرح شده پی دلتا به خواننده واگذار میشود!
– طبق بند ۲-۴-۱۳ آیین نامه۲۸۰۰ تغییر مکان نسبی طبقه تقسیم بر ارتفاع چنانچه بیش از ۰٫۰۲/R باشد تحلیل پی دلتا اجباریست.
– در سازه های فولادی که با روش تنش مجاز تحلیل و طراحی میگردند نیازی به درنظر گرفتن اثر پی دلتا نیست .فقط لازم است در محاسبه کنترل جابجایی اثر پی دلتا را لحاظ کنیم که البته نتایج آن در این حالت چندان اختلافی با قبل ندارد.ترکیب بار پی دلتا برای کنترل جابجایی ها در سازه فولادی، همان ترکیب بار بهره برداری یعنی D+L خواهد بود.

کاور بتن در Etabs

مقدار کاور بتن بر اساس جدول 9-6-6 مبحث نهم مقرارت ملی ساختمان و براساس شرایط محیطی تعیین می گردد- بند9-6-4

 

در ETABS 9 برای وارد کردن مقدار کاور گزینه Cover to Rebar Center وجود دارد. در این حالت از شما فاصله لبه مقطع تا مرکز آرماتورهای طولی پرسیده می‌شود. مثلا اگر قطر خاموت 10 میلیمتر، قطر آرماتور طولی 20 میلیمتر باشد، با فرض کاور خالص 4.5 cm برای مقطع بایستی عدد زیر وارد شود:
Cover to Rebar Center=4.5+1.0+(2.0/2)=6.5 cm
در حالت خاصی که آرایش میلگردها در مقطع مستطیلی، بصورت دایره‌ای باشد، این فاصله حداقل فاصله بین لبه مقطع تا مرکز آرماتورهای طولی ستون است.

در ETABS 2016 برای وارد کردن کاور گزینه Clear Cover for Confinement Bars در دسترس است. این گزینه فاصله لبه مقطع تا بیرون آرماتورهای خاموت مقطع است. مثلا اگر قطر خاموت 10 میلیمتر، قطر آرماتور طولی 20 میلیمتر باشد، با فرض کاور خالص 4.5 cm برای مقطع بایستی عدد زیر وارد شود:
Cover to Rebar Center=4.5 cm

بار SuperDeadچیست

در طراحی سقف های کامپوزیت اگر شمع بندی استفاده شود، نیازی به تعریف چند بار با ماهیت مرده نیست. اما اغلب اجرای سقف‌های مرکب بصورت بدون شمع بندی است. برای این منظور، در طراحی نیاز به تعریف دو بار با ماهیت مرده داریم. یکی بار Dead که همان وزن اجزای سازه مدلسازی شده (مثل تیرها، ستون‌ها، بتن خیس و ...) بوده و در واقع وزن آن چیزی است که مدلسازی می‌شود.

بار مرده دیگری بصورت SuperDead نیز باید تعریف شود که بارهای مرده بعد از گیرش بتن را نمایندگی می‌کند. به عنوان مثال بارهای مرده کف سازی، سرامیک، نازک کاری، دیوارهای جداکننده و ... را از این نوع بار باید در نظر گرفت.

نجلیل استاتیکی ، طیفی، دینامیکی و تاریخچه زمانی

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.

مش بندی Mesh سقف

مشبندی را می‌توانید به دو صورت انجام دهید. یا از همین روش که فرمودین بصورت دستی با انتخاب سقف و استفاده از مسیر Edit menu > Edit Shells > Divide Shells آن را مشبندی کنید. در کادر ظاهر شده گزینه‌ها مختلفی برای مشبندی وجود دارد. یا اینکه از مسیر Assign menu > Shell > Floor Auto Mesh Options آن را بصورت خودکار مشبندی نمایید.
در این حالت برای دیدن ابعاد و مشبندی انجام شده باید از مسیر View menu > Set Display Options گزینه Shell Analysis Mesh را تیک بزنید تا دیدن دیدن مشبندی امکان پذیر شود.
@AlirezaeiChannel

عدم کنترل های لرزه ای توسط Etabs

 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.

بارگذاری مثلثی روی صفحات

 برای اعمال بار با توزیع غیر یکنواخت بر سطوح در برنامه ETABS می‌توان از ترفندها مختلفی استفاده نمود. معمولا از این توزیع غیر یکنواخت برای اعمال بارهای جانبی خاک استفاده می‌شود. یک راه اولیه و ساده این است که دیوار را در ارتفاع مشبندی نموده و به هر قطعه از مش آن متوسط بار گسترده در مرکز آن مش اعمال شود.

 

این روش یک روش ساده و تقریبی بوده که دقت آن به تعداد مش‌ها بستگی دارد. روش دوم که بصورت دقیق می‌باشد، برای این منظور بعد از انتخاب دیوار باید از مسیر Assign menu > Shell Loads > Non-uniform اقدام نمایید.البته بایستی قبلا باری که می‌خواهید به دیوار اختصاص دهید را از مسیر Define menu > Load Pattern ساخته باشید.

 

در کادر نشان داده شده گزینه Direction جهت اعمال بار را مشخص می‌کند. در بخش Non-uniform Load می‌توان الگوی بارگذاری غیر یکنواخت را تعیین نمود. در این بخش x، y و z بر حسب سیستم مختصات کلی بیان می‌شوند. مقدار A بیانگر بزرگی مقدار نیرو بر واحد طول موازی با محور X است. مقدار B بیانگر بزرگی مقدار نیرو بر واحد طول موازی با محور Y است. مقدار C بیانگر بزرگی مقدار نیرو بر واحد طول موازی با محور Z است.

 

@AlirezaeiChannel

فولد لاین یا خط آزاد خمش در گاست پلیت

 

 

ایجاد فاصله 2t به عنوان خط فرضی خمش جهت رفتار مفصلی در مهاربندهای همگرای معمولی نیازی نیست و تنها در مهاربندهای همگرای ویژه اجبار وجود دارد. در مهاربندهای همگرای ویژه نیز تنها در حالتی که کمانش مهاربند خارج صفحه رخ دهد، این الزام وجود دارد و در حالتی که کمانش داخل صفحه باشد باز نیازی نیست. برای دیدن جزئیات بیشتر می‌توانید به کتاب تحلیل و طراحی سازه‌های فولادی اینجانب مراجعه کنید.  اعمال این فاصله برای مهاربندهای واگرا اصلا نیازی نیست زیرا در این قاب عضو مهاربند نبایستی دچار کمانش شود.

 

@AlirezaeiChannel

تحلیل حرارتی در Etabs

بارهای حرارتی وقتی که ابعاد سازه شما (یکی از اضلاع سازه) زیاد باشد، اثر تغییر شکل‌های ناشی از حرارات محیط افزایش یافته و بایستی اثر باری تحت این تغییر درجه حرارت سازه تحمل می‌کند را برای طراحی در نظر گرفت. نمونه بارز این مسئله در ریل راه آهن است که در قدیم برای اثرات انبساط در ریل آنها را به قطعاتی تقسیم می‌نمودند و با فاصله کمی از هم قرار می‌گرفت. در یک سازه با اضلاع طولانی نیز می‌توان از همین روش استفاده نمود و سازه را به بخش‌هایی تقسیم نمود تا اثر تغییرشکل‌ها محدود شود. فاصله بین دو سازه باید به میزان جابجایی ایجاد شده ناشی از دو سازه تحت تغییرات دما باشد. در صورتی که درز انبساط در نظر گرفته نشود، آنگاه بایستی سازه برای اثرات از بارهای حرارتی طراحی شود. طبق مبحث ششم، اثرات ایجاد شده ناشی از این بارهای حرارتی بایستی توسط دو ترکیب بار شماره 8 و 9 از ترکیب بارهای سازه‌های فولادی صفحه 16 و از ترکیب بارهای 6 و 7 سازه‌های بتنی صفحه 15 استفاده نمود. توصیه ASCE7-10 برای بارهای حرارتی به این صورت بوده و دو ترکیب بار زیر را پیشنهاد می‌دهد که مشابه مبحث ششم است:

❗️ When self-straining loads are combined with dead loads as the principal action, a load factor of 1.2 may be used. However, when more than one variable load is considered and self-straining loads are considered as a companion load, the load factor may be reduced if it is unlikely that the principal and companion loads will attain their maximum values at the same time. The load factor applied to T should not be taken as less than a value of 1.0.
When using strength design:

1.2D + 1.2T + 0.5L
1.2D + 1.6L + 1.0T
برای اعمال بار حرارتی بایستی کف طبقات از حالت صلب خارج شوند. در این حالت ممکن است برخی خروجی‌های برنامه مثل مرکز جرم وجود نداشته باشد که برای این موضوع می‌توانید دیافراگم را از نوع نیمه صلب (Semi Rigid) تعریف نمایید. در صورتی که دیافراگم صلب وجود داشته باشد، اثر بارهای حرارتی از بین خواهد رفت.
برای اعمال بارهای حرارتی به اجزای قابی بعد از انتخاب آنها از مسیر Assign menu > Frame Loads > Temperature اقدام می‌شود. در بخش Uniform Temperature Change  مقدار تغییرات دما بر حسب سانتیگراد وارد شود. اگر از واحدهای انگلیسی استفاده کرده باشید باید بر حسب فارنهایت وارد کنید. قبل از این کار از مسیر Define menu > Load Patterns یک حالت بار حرارتی بایستی ساخته شود. نوع این حالت بار را می‌توان از نوع Other انتخاب کرد و بصورت دستی در ترکیب بارهای مورد نظر نام برده شده در فوق قرار داد.
در سازه‌های بتنی، تیرها تنها برای لنگر M33 طراحی می‌شوند. بنابراین بارهای حرارتی که تولید نیروی محوری در آنها می‌کنند، اثری در طراحی ندارند مگر آنکه بارهای حرارتی تولید خمش کنند. برای این مورد می‌توان تیرها را بصورت ستون تعریف نمود و آن را در حالت گزینه Reinforcement to be Designed را انتخاب کرده و در بخش Number of Longitudinal Bars Along 2-dir Face عدد 2 را وارد نمایید تا میلگردها در لبه‌های بالا و پایین قرار گیرند.
طبق مبحث نهم در صورتی که نخواهیم تحلیل حرارتی انجام دهیم، طول سازه در مناطق خشک 25 متر، در مناطق معتدل 35 متر و در مناطق مرطوب 50 متر پیشنهاد شده است. مقدار حرارتی که بایستی اعمال شود، (تغییرات دما یا دمای ثانویه منهای دمای اولیه) برابر 60 درجه سانتیگراد است. برنامه هم از شما تغییرات دما را می‌گیرد.
یکی از مراجع قدیمی که متون جدید نیز به آن رجوع می‌دهند، Federal Construction Council's Technical Report No. 65 Expansion Joints in Buildings است که در ارتباط با بارهای حرارتی مطالبی دارد. به نظر می‌رسد مقادیری که مبحث نهم برای طول حداکثر سازه پیشنهاد داده به میزان زیادی محافظه کارانه باشد. شکل زیر از گزارش نامبرده شده اخیر است که اگر مقدار تغییرات دما را 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) در نظر بگیریم، برای سازه‌های فولادی در شرایط منظم و مستطیلی حداکثر طول سازه 120 متر و برای دیگر سازه‌ها و یا سازه‌های نامنظم حداکثر طول 60 متر پیشنهاد شده است که از تمام مقادیر پیشنهادی مبحث نهم بیشتر است. البته این مقادیر درج شده در شکل برای حالتی بوده که سازه دارای تنها گرمایش داخلی بوده و ستون‌ها در پای خود مفصلی هستند. اگر ساختمان دارای تهویه مطبوع باشد طول مجاز را می‌توان تا 15% افزایش داد. اگر سازه گرمایش داخلی نداشته باشد مقادیر این شکل باید 33% کاهش داده شوند. در صورتی که ستون‌ها در پای خود بصورت گیردار باشند (مثل ستون‌های بتنی) مقادیر آن باید 15% کاهش داده شوند. اگر سختی جانبی سازه در یک جهت به میزان زیادی باشد (مثل سازه‌های دارای دیوار برشی) مقادیر این شکل بایستی 25% کاهش داده شوند.
اگر مطمئن باشیم که سفتکاری سازه در یک فصل و بدون تغییرات عمده دما تمام شده و تیرها و ستون‌های داخلی تحت شرایط محیطی شدید قرار نمی‌گیرند، می‌توان تنها پوسته خارجی سازه  را برای این بارهای طراحی نمود. در غیر اینصورت کل اجزای سازه بایستی برای بارهای حرارتی طراحی شوند.
@AlirezaeiChannel

 
http://etabs-sap.ir/thermal-analysis/