مهندسی عمران Civil Engineering | آموزش و دانلود PDF | AutoCAD , Etabs ,SAP2000

آموزش حامع مباحث مهندسی عمران و سازه | آموزش نرم افزارهای AutoCAD , Etabs ,SAP2000

مهندسی عمران Civil Engineering | آموزش و دانلود PDF | AutoCAD , Etabs ,SAP2000

آموزش حامع مباحث مهندسی عمران و سازه | آموزش نرم افزارهای AutoCAD , Etabs ,SAP2000

۴ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «مدلسازی دیوار برشی» ثبت شده است

بطور کلی می‌توان دیوار را بصورت Membrane یا Shell مدلسازی نمود. در صورتی که Membrane مدلسازی نمایید، سختی درون صفحه خواهد داشت و نباید در وسط آن مش‌بندی صورت گیرد که در این حالت ابعاد مش‌بندی باید به شکلی باشد که نسب ابعادی آن از 1 به 4 کمتر نشود.

نکات مش بندی دیوارها:

نامنظم شدن مشبندی ایرادی ندارد، ولیکن در مش‌بندی باید به چند نکته توجه داشت:
1- مطمئن شوید گره‌های مش‌های انجام شده بر روی هم قرار دارند.
2- زاویه بین دو لبه المان سطحی کمتر از 180 باید باشد و بهترین زاویه 90 است. حتی‌الامکان بین 45 تا 135 درجه باشد:

The inside angle at each corner must be less than 180°. Best results for the quadrilateral will be obtained when these angles are near 90°, or at least in the range of 45° to 135°.

3- نسبت ابعادی المان‌های استفاده شده خیلی زیاد نباشد. برای المان‌های مستطیلی، نسبت طول به عرض یک المان در بهترین حالت برابر یک است یعنی بهتر است از المان‌های مربعی استفاده شود. حتی‌الامکان نسبت ابعادی المان‌ها زیر 4 باشد و این نسبت از 10 بیشتر نشود. در این حالت نتایج تحلیل چندان معتبر نخواهد بود. پس بنابراین از المان‌های کشیده استفاده نکنیم.

The aspect ratio of an element should not be too large. For the triangle, this is the ratio of the longest side to the shortest side. For the quadrilateral, this is the ratio of the longer distance between the midpoints of opposite sides to the shorter such distance. Best results are obtained for aspect ratios near unity, or at least less than four. The aspect ratio should not exceed ten.

4- استفاده از المان‌های مربعی بیشتر از المان‌های مثلثی توصیه می‌شود. در کل بهتر است از ایجاد المان‌های مثلثی خودداری نمایید. تنها در نقاطی که تغییرات سریع تنش نداشته باشیم، می‌توانیم از المان‌های مثلثی استفاده نماییم.

The triangular element is only recommended for locations where the stresses do not change rapidly.

5- استفاده از المان‌های مثلثی بزرگ در حالتی رفتار درون صفحه (membrane) حاکم باشد، توصیه نمی‌شود.

The use of large triangular elements is not recommended where in-plane (membrane) bending is significant.

 
 

ضرایب ترک خوردگی دیوار

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.
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.
 

دیوارهای U شکل و H شکل یا L شکل

در دیوارهای U شکل و H شکل یا L شکل بند زیر قابل توجه است:
بند 9-23-4-3-1-4 مبحث نهم: در طراحی دیوارهای با مقطع U و T عرض مؤثر بال، اندازه‌گیری شده از بر جان در هر سمت، که در محاسبات به کار برده میشود نباید بیشتر از مقادیر (الف) و (ب) این بند در نظر گرفته شود، مگر آنکه با تحلیل دقیق‌تر بتوان مقدار آن را تعیین کرد:
الف- نصف فاصله بین جان دیوار تا جان دیوار مجاور
ب- ده درصد ارتفاع کل دیوار
ضابطه ACI318-14 در این ارتباط بصورت زیر است:

18.10.5.2 Unless a more detailed analysis is performed, effective flange widths of flanged sections shall extend from the face of the web a distance equal to the lesser of one-half the distance to an adjacent wall web and 25 percent of the total wall height.

همانطور که دیده می‌شود، تفاوت مبحث دهم و ACI در بخش دوم محدودیت بوده که ACI مقدار 25% ارتفاع کل دیوار را در نظر می‌گیرد ولی مبحث نهم 10% آن را ملاک قرار داده است. کارهای آزمایشگاهی Wallace در سال 1996 نشان داد، عرض بال موثر دیوار به کششی یا فشاری بودن این بال‌ها تحت بارهای جانبی بستگی دارد و اثر وجودی بال در حالتی که در کشش قرار می‌گیرد، کمتر از حالت فشاری است. در شکل زیر که از کتاب Seismic Design Of Reinforced Concrete And Masonry Buildings, Paulay,M.Priestley می‌باشد این مورد نشان داده شده است.
منبع:کانال@AlirezaeiChannel
 

درجات آزادی المان Membrane و کاربرد آن در Etabs


 

درجات آزادی المان Plate و کاربرد آن در Etabs

 

درجات آزادی المان Shell و کاربرد آن در Etabs

 
 

 
http://etabs-sap.ir/shear-wall-design-etabs/
http://etabs-sap.ir/%d8%a7%d9%84%d9%85%d8%a7%d9%86-%d9%85%d8%b1%d8%b2%db%8c-%d8%af%d8%b1-%d8%af%db%8c%d9%88%d8%a7%d8%b1-%d8%a8%d8%b1%d8%b4%db%8c/
 
http://etabs-sap.ir/shear-wall-near-opening/
 
http://etabs-sap.ir/optimum-location-of-shear-wall/
http://etabs-sap.ir/%d8%b1%d8%a7%d9%87%d9%86%d9%85%d8%a7%db%8c-%da%af%d8%a7%d9%85-%d8%a8%d9%87-%da%af%d8%a7%d9%85-%d8%af%db%8c%d9%88%d8%a7%d8%b1-%d8%a8%d8%b1%d8%b4%db%8c-%d8%af%d8%b1-etabs/
  • مهندس علیرضا خویه

انتخاب محل دیوارهای برشی

مهندس علیرضا خویه | | ۰ نظر

Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 000
دیوارهای برشی بتنی اغلب در ساختمانهای اسکلت بتنی دیده می‌شوند. این دیوارها به مانند تیرهای عریض عمودی می‌باشند که بارهای جانبی ناشی از زلزله یا باد را از طبقات مختلف به سمت فونداسیون هدایت می‌نمایند. بطور متداول ضخامت این دیوارها با توجه به ارتفاع ساختمان از ۱۵۰ تا ۴۰۰ میلیمتر متغیر بوده و بصورت پیوسته از روی فونداسیون تا سقف طبقه آخر گسترش می‌یابند.
بعضی از دیوارهای برشی در دو انتهای خود با ستونهای ساختمان یکپارچه می‌شوند که در این حالت عموما ستونها (یا همان المانهای مرزی) وظیفه انتقال بارهای ثقلی و دیوار وظیفه انتقال بارهای جانبی را برعهده خواهد داشت.
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 001
دیوارهای برشی مقاومت و سختی سازه را در راستای محور طولی خود افزایش چشمگیری می‌دهند و جابجایی‌های سازه را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهند. در این مقاله به بررسی سه مدل از پر کاربردترین مدل‌های چینش دیوار برشی در پلان ساختمانهای با ارتفاع متوسط [Mid-Rise] پرداخته شده است.
تا جای امکان مرکز هندسی ساختمان بر مرکز هندسی مجموع دیوارهای برشی در دو جهت متعامد، منطبق باشد تا لنگرهای پیچشی بزرگ در ساختمان ایجاد نگردد.
ضمن رعایت مورد ۱، مرکز هندسی هر دیوار تا جای امکان از مرکز هندسی ساختمان فاصله داشته باشد تا در برابر پیچش سازه بخوبی مقاومت کند.
از تعبیه دیوار برشی در پیرامون بازشوها احتراز گردد. زیرا موجب توزیع تنش شدید و غیر یکنواخت در ناحیه اتصال بین دیوار و دال کف می‌شود.
از تعبیه دیوار برشی با طول کم پرهیز گردد. در این حالت لنگر بسیار زیادی در پای دیوار ایجاد شده و منجر به افزایش بی دلیل آرماتور در آن ناحیه از فونداسیون می‌شود.
برای انجام مقایسه، مواردی که در بالا اشاره شد، در یک ساختمان ۵ طبقه بصورت کلی رعایت شده و طول دیوارها در دو جهت X و Y مساوی و برابر ۱۰ متر انتخاب شده است. در شکل زیر پرسپکتیو سه طرح مزبور از چیدمان دیوار نشان داده شده است.
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 002
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 003
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 004
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 005

مقاومت در برابر پیچش سازه:
طبق بند ۲ ذکر شده در نکات کلی ، هر چه مکان هندسی دیوارها به مرکز هندسی سازه نزدیک تر باشد توان مقابله آن با لنگرهای پیچشی ضعیف تر می‌گردد. پس مدل ۱ از لحاظ مقاومت در برابر پیچش ضعیف بوده و مدل ۲ و ۳ مقاومت تقریبا برابر و قابل قبولی را از خود نشان می‌دهند.
نیروی محوری ستونها در تراز پایه:
طی تحقیقات انجام گرفته، مدل ۳ تحت زلزله دارای کمترین و مدل ۱ دارای بیشترین نیروهای محوری در ستونهای طبقه اول خود می‌باشند [۱].
این مسئله را بدین صورت می‌توان توجیه نمود که ساختمان تحت نیروی جانبی مانند تیر طره تحت خمش عمل می‌کند که ستونهای خارجی آن بیشترین نیروهای محوری را جذب می‌کنند (مانند توزیع تنش خمشی در تیر). حال با جانمایی دیوارها مابین ستونهای خارجی، سهم اعظم نیروها از طریق دیوارها منتقل شده و کاهش چشمگیری در مقدار نیروی محوری ستونها رخ می‌دهد.
نیروی برشی ستونها در تراز پایه:
این مقدار در مدلها برای ستونهای داخلی و خارجی متفاوت بدست آمده است. برای ستونهای خارجی، کمترین برش بترتیب در مدلهای ۳، ۲ و ۱ رخ داده و برای ستونهای داخلی کمترین برش بترتیب در مدلهای ۱، ۳ و ۲ ایجاد شده است.
نتیجتا میانگین برش در کل ستونها در مدل ۳ حداقل می‌باشد.
لنگر خمشی ستونها:
در مدل ۱ که دیوارهای برشی بصورت متقارن در هسته مرکزی آن جانمایی شده است؛ کمترین مقدار لنگر در پای ستونها مشاهده شده است [۱].
علت این امر را می‌توان به فاز تغییر شکل ساختمان مدل ۱ مرتبط نمود. قرار دادن دیوارهای برشی در مرکز سازه موجب افزایش مقاومت ساختمان در برابر تغییر شکل برشی شده و ساختمان را در برابر تغییر شکل خمشی ضعیف می‌سازد. به همین علت در مدل ۱ در پای ستونها کمترین لنگرها ایجاد می‌گردد.
جهت آشنایی با فازهای تغییر شکل ساختمان، مقاله “مُدهای تغییر شکل الاستیک قاب خمشی تحت زلزله” را مطالعه کنید.
سختی سازه در برابر تغییر مکان جانبی:
کمترین تغییر مکان جانبی متعلق به مدل ۱ می‌باشد که دارای اختلاف مشهودی نسبت به مدل ۲ و ۳ است. طی مطالعات انجام گرفته جابجایی طبقه ۵ برای ۳ مدل مطابق جدول زیر می‌باشد [۱]:
Blog950425 - Best Placement of Shear Walls 006
بعلت فاز عملکرد برشی دیوارها در مدل ۱، سختی سازه افزایش چشمگیری داشته اما در مدل ۲ و۳ دیوارها فاز عملکرد خمشی داشته که موجب نرم تر شدن سازه شده است.
با توجه به جمیع موارد عنوان شده بین سه طرح چینش دیوار برشی در یک سازه مشابه، طرح ۲ با چیدمان متقارن پیرامونی بعلت مقاومت مناسب در برابر پیچش و سختی قابل قبول برگزیده خواهد شد.
رعایت نکات کلی در جانمایی دیوارهای برشی
معرفی سه طرح چیدمان دیوار
مدل ۱: دیوارهای برشی متقارن در هسته مرکزی
مدل ۲: دیوارهای برشی متقارن پیرامونی
مدل ۳: دیوارهای برشی متقارن معکوس پیرامونی
مقایسه عملکرد مدلها
نتیجه‌گیری

با توجه به جمیع موارد عنوان شده بین سه طرح چینش دیوار برشی در یک سازه مشابه، طرح ۲ با چیدمان متقارن پیرامونی بعلت مقاومت مناسب در برابر پیچش و سختی قابل قبول برگزیده خواهد شد.

[۱] www.ijera.com/special_issue/AET_Mar_2014/CE/Version%20%202/G3538.pdf

[۲] www.esatjournals.net/ijret/2014v03/i09/IJRET20140309055.pdf

[۳] www.irjet.net/archives/V2/i4/Irjet-v2i440.pdf

منبع:://structech.ir/

  • مهندس علیرضا خویه

ضریب رفتار R دیوار برشی فولادی برای مدلسازی در Etabs به صورت زیر در نظر گرفته می شود

مدلسازی دیوار برشی فولادی به روش نواری را قبلا در سایت قرار داده شده

ایتبس Etabs دیوار برشی فولادی7

ایتبس Etabs دیوار برشی فولادی

  • مهندس علیرضا خویه

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

  • مهندس علیرضا خویه