طراحی دیوار برشی ویژه در نرم افزار Etabs

مطابق با مبحث9سال99

اسلاید های آموزشی محاسبات مربوط به طراحی دیوار برشی ویژه در نرم افزار Etabs بر اساس ضوبط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1399
تهیه کننده: دکتر داوود صفری

طراحی دیوار برشی ویژه مطابق مبحث9 سال 99

 

 

• اسم فایل SHEAR WALL_SAFARI [Etabs-SAP.ir].pdf
• حجم 5.76 مگابایت

الزامات دیوار برشی بتنی در سازه فولادی

در مواردیکه در ساختمان با اسکلت فولادی از دیوار برشی بتنی استفاده می شود، موارد زیر رعایت گردد:

 

موارد مشترک مربوط به ستون های فولادی غیر محاط و محاط در بتن

• عرض تیرهای واقع در داخل دیوار برشی، به نحوی در نظر گرفته شود که آرماتورهای قائم دیوار برشی بتوانند به راحتی از کنار آن عبور داده شوند (پهنای تیر، حداقل ۱۰ سانتی متر از ضخامت دیوار کمتر باشد).
• توالی اجرا در نقشه ذکر گردد. گزینه اول اجرای همزمان سقف و دیوار بتنی و گزینه دوم اجرای بتن سقف پس از بتن ریزی دیوار می باشد. در صورتیکه بتن ریزی دیوار پس از اجرای سقف ها انجام می گردد لازم است که تیرها

اجرای تیر در داخل دیوار برشی

از نظر آیین نامه الزامی به اجرای تیر در داخل دیوار برشی نیست.
ولی به دلایل زیر محاسبین معمولا در داخل دیوار تیر را ترسیم و مدل می کنند و در اجرا نیز، اجرا می شود:
1- اگر در تراز طبقه در داخل دیوار تیر منظور نشود، آرماتورهای تیرهای "دهانه مجاور" دیوار برشی نمی توانند به صورت سراسری داخل دیوار ادامه یابند. در این حالت میلگردهای تیرهای دهانه مجاور باید در داخل المان مرزی دیوار قلاب شده و مهار شوند (به علت قطع تیر). در مواردی که تراکم میلگرد در داخل المان مرزی زیاد است، ممکن است مهار میلگرد تیر داخل المان مرزی بتن ریزی را با مشکل مواجه کند. اگر ضخامت دیوار برشی زیاد باشد (هم عرض تیر دهانه مجاور) در این حالت مشکلی پیش نمیاد.
2- در مواردی که ضخامت دیوار برشی کم است اتصال سقف بتنی به دیوار برشی ممکن است به خوبی انجام نشود. اجرای تیر به جهت مهیا کردن فضای بیشتر برای مهار میلگردهای سقف در داخل دیوار می تواند به اتصال مناسب دیافراگم سقف به دیوار کمک کند.
3- در دیوارهای برشی با ضخامت کم (و لاغری بالا) این تیرها همانند سخت کننده عرضی در تیرورق های فولادی به پایداری بیشتر دیوار کمک می کنند. و بنابراین توصیه می شود تیر داخل دیوار (در تراز طبقه) منظور شود.
بنابراین به طور کلی در دیوارهای برشی با ضخامت کم و متوسط توصیه می شود جهت اجرای مناسب سازه و ایجاد یکپارچگی تیرها اجرا شوند.
مدلسازی تحلیل و طراحی دیوار برشی در Etabs دیوار برشی بتنی در ایتبس[/caption]

فایل اکسل محاسبه ضرایب اصلاح سختی دیوار برشی

فایل اکسل تعیین ضرایب اصلاح سختی خمشی و برشی دیوارهای برشی در سازه های بتن آرمه

Modified Crack coefficient of Shear Wall [ Etabs-SAP.ir ]
 
 

 

روش های طراحی دیوار برشی در Etabs

سه روش برای طراحی دیوار برشی وجود دارد:
1-روشSimplified T , C روش تبدیل لنگر و نیروی محوری دیوار به دو ستون که به روش المان مرزی معروف است و بصورت دستی نیز قابل انجام است.در این روش میبایست حداکثر درصد فولادی کششی و فشاری المان های مرزی برای طراحی اجزای لبه ای برابر 0.03 همانند ستون های معمولی تعریف گردند.این روش با توجه به عدم در نظر گرفتن میانه دیوار برای تحمل لنگر وارده در طبقات در جهت اطمینان است.(جان تنها برش را تحمل مینماید)
2- روش Uniform Reinforcing که روش میلگرد گذاری یکنواخت است و دورتادو دیوار از یک میلگرد یکنواخت استفاده میشود و بیشتر برای دیوارهای مستطیلی که در دو لبه خود دارای ستون نیستند مناسب است.
3- General Reinforcing که در این روش با استفاده از Section Designer مقطع دیوار ساخته شده و به دیوار ها اختصاص داده میشود و سس طراحی یا کنترل برای هر نوع دیواری انجام میپذیرد.
حداکثر و حداقل درصد میلگرد قائم دیوار مطابق آیین نامه آبا به ترتیب 0.04 (با رعایت محل وصله=0.02 ) و 0.0025 میباشد.
کنترل المان مرزی:
طبق آیین نامه میتوان اجزای لبه ای را در محل هایی که تنش فشاری دیوار کمتر از 0.15 fc می شودقطع کرد.چنانچه این ضابطه رعایت نگردد میتوان ضخامت پوسته دیوار را افزایش داد.
برای مدل کردن اثر دیوار برشی در پی میتوانید از تیر عمیق که عمق آن برابر ارتفاع دیوار و عرض آن هم ضخامت دیوار است استفاده کنید.لازم به ذکر است درصورت شبکه بندی دیوار برشی در Etabs با انتقال نتایج به Safe برنامه یکسری تیر عمیق به ارتفاع دیوار و عرض آن در محل دیوار برشی ایجاد و نیروهای دیوار را در محل گره های محل شبکه بندی دیوار منتقل میکند

آموزش طراحی دیوار برشی بتنی در سازه فولادی

استفاده از سیستم دیوار برشی بتنی در سازه فولادی مزایای فراوانی دارد از جمله این که باعث کاهش ابعاد مقاطع فولادی شده و طرح را اقتصادی تر می کند و درضمن شکل پذیری خوبی نیز به سازه می دهد.

ولی به دلیل سختی در اجرا و آشنا نبودن طراحان و مجریان به این سیستم عالی، باعث شده که کمتر چنین سازه هایی طرح و پیشنهاد شوند. در فایل آموزشی بسیار مفیدی که در پایین برای دانلود قرار داده شده است، درباره ی نحوه ی طراحی دیوار برشی بتنی در ساختمان فولادی ، به همراه ارائه ی نکات اجرایی و نحوه ی آرماتوربندی دیوار به ستون ها، توضیحات جامعی ارائه شده است.

حجم فایل: 4 مگابایت
تعداد صفحات: 14
منبع: Etabs-SAP.ir

دیوار برشی در کنار بازشو

چرا توصیه می شود دیوار برشی در کنار بازشو ها نباشد؟ 

نیروهایی که به دیوارهای برشی وارد می شوند :

به طور کلی دیوار های برشی تحت نیروهای زیر قرار می گیرند :
1-نیروی برشی متغیر که مقدار آن در پایه حداکثر می باشد .
2-لنگر خمشی متغیر که مقدار آن مجددا در پای دیوار حداکثر است و ایجاد کشش در یک لبه ( لبه نزدیک به نیروها و فشار در لبه متقابل می نماید ) با توجه به امکان عوض شدن جهت نیروی باد یا زلزله در ساختمان ، کشش باید در هر دو لبه دیوار در نظر گرفته شود.
3-نیروی محوری فشاری ناشی از وزن طبقات که روی دیوار برشی تکیه دارد .

اگر بخواهیم از نظر انتقال و توزیع نیروی زلزله به این موضوع نگاه کنیم، میبینیم که وظیفه توزیع نیرو و انتقال نیرو به عهده اتصال دیوار برشی و دیافراگم سقف میباشد. منطقی است که مسیر انتقال نیروی زلزله به این شکل هست که پس از ورود انرژی زلزله به سازه دیوار ها وظیفه استهلاک انرژی رو دارن ، این استهلاک انرژی به این گونه هست که دیوار باید جذب انرژی خوبی داشته باشد تا به وسیله اتصال بین دیافراگم و سقف این انرژی از طریق دیافراگم به تیرها و سپس از طریق ستون و دیوار به زمین منتقل میشود.

اتصال مناسب سقف و دیوار ضامن جذب انرژی خوب توسط دیوار هست. حال فرض کنید دیوار اتصال مناسبی با سقف نداشته باشد نیروی ناشی از تغییر مکان که از سقف به دیوار میرسد بسیار کم است و دیوار وظیفه خود را بدرستی انجام نمیدهد، در این صورت استهلاک انرژی خوبی در سازه بوجود نمی آید و عملا دیوار ها در جذب انرژی زلزله به مقداری که باید سهیم باشد ، نمیتواند این انرژی زلزله را دریافت کند و بع زمین منتقل کند و عملا این عدم جذب انرژی تاثیر بدی بر روی دیافراگم سقف خواهد داشت.

در چنین مواردی ما نیاز به جمع کننده هایی در مسیر دیواد نیاز پیدا میکنیم که واسطه این بشوند که انرژی زلزله به دیوارها برسند (که باید لزوم یا عدم لزوم استفاده آن برسی شود. استفاده از جمع کننده ها هم بستگی به شرایط سازه و نحوه استفاده و دیواربرشی با قاب خمشی به طور همزمان دارد ) و سازه از نظر جذب و استهلاک انرژی به مشکل بر نخورد.

در صورت استفاده از دیوار برشی، برای انتقال بار از دیافراگم سقف به دیوار برشی باید آرماتور دوخت مورد نیاز با عملکرد برش اصطکاکی طبق بخش 9-12-13 برای نیروهای انتقالی دیافراگم که از بخش 6-7-2-7 محاسبه می شود طراحی گردد. این نکته باید در مورد دیوار هایی که به علت قرار گرفتن در کنار بازشو های سقف، اتصال کامل به دیافراگم ندارند به طور ویژه بررسی شود. توصیه می شود اصولا از کاربرد دیوار های برشی در کنار بازشو های سقف اجتناب گردد.

مجتبی شیری - به نقل از کانال محاسبات سازه

محل مناسب دیوار برشی

انتخاب مکان مناسب جهت قرارگیری دیوارهای برشی:

 این مساله نیز تقریباً مشابه بادبندگذاری است. به طور خلاصه:

1-  قرار گیری دیوار برشی در دهانه های بلند نسبت به دهانه های کوتاه ارجح است.

2-  قرارگیری دیوار برشی در دهانه های متوالی ارجح است.

3-  طرز انتخاب محلهای دیوار برشی بهتر است به گونه ای باشد که سازه منظم باشد و بین مرکز جرم و سختی فاصله نیافتد.

4-  بهتر است تعداد دهانه های دیوار برشی از طبقات بالا به پایین به تدریج اضافه شود.

5- بهتر است دیوارهای برشی بین ستونها قرار گیرند هر چند منعی برای این موضوع وجود ندارد.

تاثیر وجود دیوار برشی بتنی بر عملکرد لرزه ای سازه ها

تاثیر وجود دیوار برشی بتنی بر عملکرد لرزه ای سازه ها

در همه‌ی سازه‌ها و به خصوص در سازه‌های بلند، لازم است سختی مناسب برای مقاومت در مقابل نیروهای جانبی باد و زلزله فراهم شود. در غیر این صورت ممکن است هنگام اثر بارهای جانبی، تنش‌های بسیار زیاد و ارتعاش در اعضای مختلف ایجاد شود؛ به طوری که احساس ناراحتی شدید برای ساکنین ساختمان، و یا حتی آسیب‌های جدی برای ساختمان به وجود آورد. سختی جانبی مناسب برای مقاومت در مقابل بارهای جانبی ممکن است توسط قاب‌های خمشی، دیوارهای برشی، و یا ترکیب قاب خمشی و دیوار برشی ایجاد شود. دیوارهای برشی در حقیقت دیوارهای بتن آرمه‌ای هستند که از سختی داخل صفحه‌ای بسیار زیاد برخودار می‌باشند . این دیوارها مشابه یک تیر کنسولی قائم و عمیق عمل می‌کنند که برای ساختمان پایداری جانبی ایجاد نموده و در مقابل برش‌ها  و لنگرهای خمشی ناشی از بارهای جانبی مقاومت می‌کنند .دیوارهای برشی از آن جهت به این نام خوانده می‌شوند که قسمت عمده‌ی برش ناشی از نیروهای جانبی را تحمل کرده و به زمین انتقال می‌دهند. با این وجود، از آن جا که دیوارهای برشی مانند تیرهای طره‌ای قائم هستند، عملکرد اصلی آن‌ها "عملکرد خمشی‌" است و به همین جهت دیوار برشی چندان با عملکرد آنها هم سو نیست. در مقابل قاب‌های خمشی در مقابل بار جانبی بر خلاف نام " عملکرد برشی " داشته و با تغییر شکل برشی خود ، بارهای جانبی را به زمین انتقال  می‌دهند. در دیوراهای برشی با نسبت ارتفاع به طول کوچک، برش بیش از خمش حائز اهمیت است. در مقابل در دیوارهای برشی بلندتر، لنگر خمشی از اهیمت به مراتب بیش‌تری برخوردار است. به دلیل مشابهت عملکرد دیوارهای برشی با تیرهای عمیق، فولادهای برشی در آن ها هم به صورت افقی و هم به صورت قائم قرار داده می‌شوند. در دیوارهای برشی کوتاه‌تر ، فولادهای برشی افقی کم تر مؤثر بوده و فولادهای برشی قائم نقش مؤثرتری دارند . در مقابل در دیوارهای برشی بلندتر ، فولادهای برشی افقی تأثیر بیش تری در تحمل برش دارند .
چند نکته:
1- استفاده از دیوار برشی همیشه مناسب‌ترین روش نیست زیرا باعث تمرکز نیروی در نقاط خاصی از پی می‌شوند.
2- در سازه‌های بلند که دارای منظمی و دهانه‌های مناسب هستند، استفاده قاب خمشی ممکن است به طرح بهتری منجر شود مگر آنکه ملاحظه خاصی در ارتباط  با کنترل جابجایی مد نظر باشد.
3- در سازه‌های کوتاه‌تر از 4 طبقه استفاده از دیوار برشی در اغلب اوقات غیرمنطقی است.
4- در سازه های بلند وجود دیوار باشی باعث افزایش برش پایه میشود. این امر به دلیل افزایش سختی قاب است.

 

@AlirezaeiChannel

نکات مدلسازی دیوار برشی در Etabs

1) بهتر است بطور کلی دیوار برشی بصورت Shell مدل شود. این ضرورت وقتی بیشتر می‌شود که بخواهیم دیوار را مشبندی کنیم. طبق توصیه برنامه نسبت ابعادی مش‌ها نباید از 1 به 4 بیشتر شود. بنابراین بهتر است مشبندی تا حد امکان مربعی باشند. در این حالت گره‌هایی در وسط دیوار ایجاد می‌شود و در صورتی که شما دیوار را Membrane مدل کرده باشید، بخاطر عدم عملکرد خارج از صفحه این المان، برنامه در محل گره‌های ایجاد شده در وسط دیوار دچار خطا می‌شود.

 

2) در برنامه ETABS المان‌های پوسته‌ای دارای دو نوع سختی هستند. یکی سختی درون صفحه (inplane stiffness) و دیگری سختی برون صفحه (out-of-plane stiffness). سختی درون صفحه توسط F11، F22 و F12 کنترل شده و سختی برون صفحه توسط M11، M22 و M12 کنترل می‌شود.
نکته: اگر از پیش‌فرض‌های برنامه مدلسازی را انجام داده باشید، در حین مدلسازی دیوار برشی، همیشه جهت محور محلی 2 به سمت بالا است، مگر آنکه کاربر آن را حول محور عمود بر صفحه 3، دوران داده باشد. بنابراین در اینجا فرض بر آن است که کاربر جهت محور محل دو را تغییر نداده است.

 

When drawing in ETABS the default is to have the 1 axis horizontal and the 2 axis vertical. This means that the flexural modifier for EI should be applied to f22 for wall piers and to f11 for spandrels. If you apply the modifier to both f11 and f22 it hardly affects the results.

در دیوار برشی رفتار خمشی و محوری به سبب مولفه‌های F11 و F22 و رفتار برشی توسط F12 تغییر می‌یابند. توصیه ACI318 نیز برای کاهش سختی خمشی (EI) دیوار بوده که بایستی مولفه‌های F11 یا F22 را کاهش دهیم.  هیچ توصیه‌ای برای کاهش سختی برشی یا F12 وجود ندارد. بنابراین بصورت یک نتیجه کلی اگر شما جهت محورهای محلی دیوار را دوران نداده‌اید، بایستی ضریب ترک‌خوردگی را به F22 اعمال نمایید. برای تیرهای تیغه اما بایستی این ضریب به F11 اعمال شود.

3) برای اینکه دیوارها طراحی شوند باید آنها را نامگذاری کنید در غیر اینصورت طراحی نمی‌شوند. نام دیوارها می‌تواند در طبقات مختلف یکسان باشد. مثلا می‌توانیم از یک نام P1 برای یک دیوار در طبقات مختلف استفاده کنیم ولی یک نام نمی‌تواند بیش از یکبار در یک طبقه تکرار شود. اگر مجموعه‌ای از دیوارها را که به هم متصل هستند را به یک نام قرار دادین، آنگاه آنها بصورت یک دیوار مستقل طراحی می‌شوند. در حین طراحی نیروهای ایجاد شده در اجزای موجود در دیوار با هم جمع می‌شوند.

 

@AlirezaeiChannel