تاثیر اختصاص Rigid Zone در نتایج Etabs

در نرم افزار ایتبس با تعریف پارامتر Rigid Zone وضعیت ناحیه مشترک در محل اتصال اعضا مشخص می‌گردد. جهت نشان دادن اهمیت این پارامتر تاثیر تعریف شدن آن را در دو مدل و در دو حالت بررسی می‌کنیم. مدل اول یک قاب یک دهانه یک طبقه است با طول دهانه ۵ متر و ارتفاع ۳ متر که یک بار متمرکز ۱۰ تن در تراز تیر به آن وارد می‌شود. مدل دوم در واقع مشابه همان قاب می باشد که در ۴ طبقه مدل سازی شده  و یک بار ۱۰ تن در بالاترین نقطه به آن وارد می‌شود.

 

مدل ۱، حالت۱- بدون اختصاص Rigid Zone

شکل۱ – مدل ۱، حالت ۱

حداکثر تغییر مکان جانبی= ۱/۹۱۹mm

در حالت ۱ از مدل اول که در آن Rigid Zone تعریف نشده است، طول اعضا همان فاصله محور تا محور در نظر گرفته می‌شود و در بعضی از اعضا طول بیش از مقدار واقعی آن است. در این اعضا اولین ایستگاه برای مقدار لنگر ارائه شده در ناحیه مشترک قرار دارد.

 

مدل ۱، حالت۲-Rigid Zone  وجود دارد و Rigid Zone Factor= 0.5 می‌باشد

شکل۲ – مدل ۱ – حالت ۲

حداکثرتغییر مکان جانبی= ۱/۸۶۳mm

در حالت ۲، Rigid Offset در تیر با گزینه Auto تعریف شده و با توجه به Rigid Zone Factor که ۰/۵ در نظر گرفته شده نیمی از ناحیه مشترک تیر و ستون صلب است. در این اعضا اولین ایستگاه برای مقدار لنگر ارائه شده از لبه ستون شروع می‌شود.

همانطور که مشاهده می‌شود در حالت دوم علاوه بر اینکه تغییر مکان قاب کمتر شده حداکثر لنگر در تیر و ستون کاهش یافته است. یکی از عوامل کاهش میزان لنگر در تیر محل اولین ایستگاه نمایش لنگر می‌باشد که در حالت اول محل تقاطع محورهای تیر و ستون است و در حالت دوم محلی است که تیر در لبه ستون به آن متصل می‌شود.

در مدل ۲ همین روش در مورد یک قاب ۱ دهانه ۴ طبقه اجرا شده است تا تاثیر آن در ساختمان های بلندتر بهتر دیده شود.

 

مدل ۲ – حالت۱- بدون اختصاص Rigid Zone

در این حالت Rigid Offset اختصاص داده نشده است

شکل۳ – مدل ۲ – حالت ۱

حداکثرتغییر مکان جانبی= ۱۵/۹۸۳mm

 

مدل۲ – حالت۲-Rigid Zone  وجود دارد و Rigid Zone Factor= 0.5 می‌باشد

در حالت ۲، Rigid Offset در تیر با گزینه Auto تعریف شده و با توجه به Rigid Zone Factor که ۰/۵ در نظر گرفته شده است.

شکل۴ – مدل ۲ – حالت ۲

حداکثرتغییر مکان جانبی= ۱۴/۹۴۶mm

مقایسه قابهای ۴ طبقه نشان می د‌هد اختلاف بوجود آمده در نتایج تامل برانگیز است. مقدار تغییر مکان جانبی بیش از ۱  میلیمتر کاهش داشته است اما این اختلاف در مورد لنگرها زیادتر و تاثیر گذارتر می‌باشد بطوری که در بعضی موارد تا ۱t.m میزان لنگر کاهش داشته است.

بنابر آنچه گفته شد به نظر می‌رسد توجه به Rigid Zone و تعریف صحیح آن ضروری می باشد و البته مسلما تاثیر آن در ساختمان‌های بزرگتر چه به لحاظ دهانه یا تعداد طبقه بیشتر خواهد بود.

منبع ://structech.ir/

Rigid Zone و Panel Zone

همانطور که می‌دانید در نرم افزار ایتبس Rigid Zone  و Panel Zone  جهت تعیین نحوه عملکرد اتصال تیر و ستون قابل تعریف می‌باشند. جهت بررسی میزان تاثیر این دو پارامتر یک قاب دو بعدی یک دهانه‌ مدل و یک بار جانبی معادل ۴۵۳۵kg در تراز تیر به آن وارد می‌نماییم سپس در چهار حالت مختلف Rigid Zone  و Panel Zone نتایج بررسی می‌گردد.


شکل ۱ – مدل ۱
حداکثر تغییر مکان جانبی = ۰/۳۳۸cm
مدل ۱ ساده‌ترین حالت را نشان می‌دهد که در آن Panel Zone  و Rigid Offset تعریف نشده است. در این حالت شکل واقعی مدل لحاظ نشده است و با واقعیت تطابق ندارد. مقدار تغییر مکان زیاد و در حداکثر محافظه کاری قرار گرفت ولی لنگر دو انتهای تیر کم و در حداقل حاشیه اطمینان قرار گرفت. با توجه به بهینه نبودن این روش، مدلسازی حالت ۱ توصیه نمی‌شود.


شکل ۲ – مدل ۲
حداکثر تغییر مکان جانبی = ۰/۲۶۴cm
در مدل ۲، Offset ها در تیر و ستونها کاملا صلب در نظر گرفته شده است. این نوع مدلسازی توصیه نمی‌شود زیرا در این حالت تغییر مکان به حداقل می‌رسد و از حد واقعی خود کمتر می گردد. همچنین میزان لنگر در دو انتهای تیر بیشترین مقدار را نشان می دهد که بیش از حد محافظه کارانه است.

حداکثر تغییر مکان جانبی = ۰/۳۸۶cm
در این مدل Rigid Offset اختصاص داده نشده است اما Panel Zone بر اساس مشخصات ستون تعریف شده است. این حالت در محل اتصال دارای انعطاف پذیری زیادی بوده که نتیجه آن تغییر شکل‌های بالا و غیر واقعی می‌باشد. همچنین در این حالت مقدار لنگر بدست آمده در دو انتهای تیر کم و غیر محافظه کارانه می‌باشد. بنابر این این نوع مدل سازی توصیه نمی‌شود.


شکل ۳ – مدل ۳
حداکثر تغییر مکان جانبی = ۰/۳۲۵cm
در مدل ۴ هر دو مشخصه مورد نظر تعریف شده است. با اختصاص عدد ۱ به rigid zone factor در تیر و ستونها اتصال کاملا صلب تعریف شده است و panel zone بر اساس مشخصات ستون اختصاص پیدا کرده است. در این حالت شکل پذیری دقیق و صحیح می‌باشد و توصیه می‌شود در مدل سازیها از این روش استفاده شود زیرا به وضعیت واقعی نزدیک است و هم لنگر و هم تغییر شکل در محدوده معقولی قرار  می‌گیرند.


شکل ۴ – مدل ۴

جدول ۱-  مقایسه نتایج مدل‌ها

CIS طریقه مدلسازی بصورت مورد ۴ را توصیه می‌کند و همچنین نکات زیر را در این خصوص یادآور می‌شود:
اگر End Length Offset به جای پیش فرض برنامه که مبتنی بر اتصال می‌باشد، صفر در نظر گرفته شود نتیجه تغییر نمی‌کند با این تفاوت که مقدار لنگر در انتهای تئوریک تیر نمایش داده  می شود و نه در انتهای واقعی.
در اسکلت بتنی هیچگاه نباید Rigid Zone را برابر ۱ تعریف نمود. در این سازه ها عدد ۰/۵ برای Rigid Zone توصیه می‌شود. بدین شکل تنها نیمی از محدوده اتصال بصورت صلب در نظر گرفته می‌شود.
صلبیت فقط بر روی خمش (Axis-3) تاثیر گذار است و بر روی نیروی محوری و لنگر پیچشی اثر ندارد.

حالت ۱) Rigid Zone Factor= 0 و بدون Panel Zone

حالت ۲) Rigid Zone Factor= 1 و بدون Panel Zone

حالت ۳) Rigid Zone Factor= 0 و دارای Panel Zone

حالت ۴) Rigid Zone Factor= 1 و دارای Panel Zone

نتیجه گیری:

 

با مقایسه نتایج عددی می‌توان گفت استراتژی دوم دارای نتایج دقیق‌تر بوده که منتج به طرحی اقتصادی‌تر می‌گردد. همچنین هر چه دال انتقال ضخیم‌تر و صلب‌تر باشد، دقت نتایج استراتژی اول بالاتر می‌رود.

شایان ذکر است مقاله عنوان شده تنها با هدف آشنایی کلی طراحان با چنین سیستمی می‌باشد و باید توجه داشت که بکارگیری چنین سیستمی در ساختمان از منظر سازه‌ای طبق تجربه بسیار پر چالش بوده و فرآیند طراحی آن نیازمند برگزاری ورکشاپ‌های متعدد بین تمامی دیسیپلین‌های درگیر در طراحی پروژه می‌باشد.

 

 

 

 

 

 

منبع:http://structech.ir/