آنالیز قابها در اثر ترکیب بارهای قائم طراحی

آنالیز قابها در اثر ترکیب بارهای قائم طراحی(1.0D, 1.25D+1.5L), ترسیم پوش منحنی لنگر خمشی و نیروی برشی تیرها, تعیین لنگرهای ماکزیمم دو سر ستونها با بارهای قائم مربوطه و تعیین بارهای قائم ماکزیمم در ستونها و لنگرهای مربوطه.

امروزه در اکثر دفاتر مهندسی برای تحلیل و طراحی سازه ها, از برنامه های کامپیوتری استفاده می گردد در این میان ساختن یک مدل هندسی ایده آل از سازه مرحلة مهمی از یک تحلیل کامپیوتری است و درجة دقت نتایج حاصل, بستگی کامل به وقتی که دارد که در تهیة مدل هندسی بکار گرفته می شود. بهمین منظور برای تحلیل این ساختمان از نرم افزار بسیار پیشرفتة ETABS 2000, Ver 7.10 استفاده شده است. این نرم افزار بطور خاص برای تحلیل و طراحی ساختمانها تهیه شده است. با استفاده از این نرم افزار مدلسازی ساختمانها بسیار راحت و سریع انجام می شود. برنامة ETABS تمام اجزای ساختمان را می شناسد و عناصر ساختمان را با نام تیر, ستون, بادبند, کف سازه ای و دیوار برشی شناسایی می کند. اکثر ضوابط مربوط به طراحی ساختمانها به وسیلة این نرم افزار رعایت می شوند. مهمترین قابلیت های برنامة ETABS عبارتند از:

·        مدلسازی سریع ساختمانهای منظم و غیرمنظم

·        تحلیل استاتیکی, دینامیکی طیف پاسخ و دینامیکی تاریخچة زمانی

·        تحلیل غیرخطی استاتیکی(Pushover)

·        طراحی سازه های فولادی و بتنی با رعایت کامل ضوابط طراحی قابهای ویژه

·        طراحی دیوارهای برشی به صورت دو بعدی و سه بعدی

·        طراحی تیرهای مرکب با در نظر گرفتن پارامترهای وزن و قیمت

برنامة ETABS دارای قابلیت های ویژه ای برای مدلسازی ساختمان می باشد. در این برنامه بارهای ثقلی بطور خودکار از کف ها به تیرها انتقال می یابند. جرم و مرکز جرم طبقات ساختمان به طور خودکار محاسبه می شود. نیروی زلزله به طور خودکار بین طبقات توزیع می شود.

بنابراین با وجود برنامة ETABS که دارای قابلیت های قابل توجهی در مدلسازی ساختمانها می باشد استفاده از برنامة SAP2000 برای مدلسازی ساختمانها به هیچ وجه توصیه نمی شود. علاوه بر قابلیتهای ویژه در مدلسازی ساختمانها, برنامة ETABS دارای ارتباط دو طرفه با نرم افزار تحلیل و طراحی دالها و پی ها,SAFE می باشد. بدون صرف وقت اضافی, برنامة ETABS به طور خودکار عکس العملهای تکیه گاهی را به نرم افزار SAFE منتقل می کند و صرفه جویی قابل توجهی در وقت مهندس طراح انجام می شود. همچنین برنامة ETABS توانایی ساخت فایل ورودی برنامة SAP2000 را نیز دارا می باشد.

برای تحلیل این ساختمان با ETABS2000  از قاب خمشی ویژه با شکل پذیری بالا استفاده شده است. از جملة نکات دیگری که در این تحلیل مدنظر قرار می گیرد اعمال ضرایب کاهش سختی تیرها و ستونها بعلت ترک خوردگی می باشد. طبق آیین نامة UBC97 در سازه های بتنی در نظر گرفتن این ضرایب کاهش برای ممان اینرسی تیرها و ستونها الزامی می باشد.(در سازه هایی که بر روی آنها تحلیل P-∆ انجام می شود, در نظر گرفتن این ضرایب کاهش می تواند مؤثر باشد.) ولی در آیین نامة بتن ایران(آبا) تحلیل بر اساس مقاطع ناخالص را نیز مناسب می داند. ولی بهتر است همواره اثرات ترک خوردگی در نظر گرفته شوند, پس طبق بندهای 10-13-4-1 و 10-11-1 آیین نامة ACI318-95 در صورت انجام تحلیل P-∆ باید ممان اینرسی تیرها در ضریب 0.35 و ممان اینرسی ستونها در ضریب 0.7 ضرب شود.

همانطور که ذکر شد بارهای ثقلی بصورت بار گستردة واحد سطح بر روی دالها اعمال می شوند و برنامه بطور خودکار بارها را بصورت دوطرفه بین تیرها تقسیم می کند. برای اینکه عملیات تقسیم بار انجام شود و بار عناصر سطحی به تیرها منتقل شود, باید دالها سختی صرفاً غشایی داشته باشند.

از آنجا که سِیستم دال بتنی در برنامه مدلسازی می شود و وزن و جرم آن توسط برنامه بطور خودکار برآورد می شود لذا نباید وزن قسمت بتنی سقف در برآورد بار مرده در نظر گرفته شود.

واحد انتخاب شده در این آنالیز Kgf-m می باشد.

روی بام ساختمان یک طبقه خرپشته به اتفاع 2.5 متر نیز در نظر گرفته شده است. در سمتی که راه پله در نیم طبقه قرار می گیرد تیرهای قاب به تراز نیم طبقه منتقل شده اند.

هر قاب خمشی متشکل از تیر و ستون می باشد که در نقاط گره بهم متصل می باشند. در مدل هندسی, تیرها و ستونها که در حالت واقعی دارای ابعاد هستند, با یک خط جایگزین می شوند که این خط همان میانتار اعضا می باشد. در گره ها(محل تقاطع تیرها و ستونها), ابعاد اعضاء بینهایت می گردد و این موضوع باید به نحو مناسبی در مدل وارد گردد که به آن ناحیة صلب گویند. اغلب برنامه ها  دستور خاصی برای منظور نمودن ناحیة صلب در مدل دارند. در غیر اینصورت لازم است در انتهای نواحی صلب گره معرفی گردد که احتمالاً کار پردردسری خواهد بود. یکی از مزایای معرفی ناحیة صلب این است که نیروهای داخلی طراحی در انتهای این ناحیه معرفی می گردند که معادل نیروهای طراحی در بر ستون و تیر هستند و مستقیماً قابل استفاده برای طراحی هستند. معرفی نواحی صلب باعث افزایش صلبیت جانبی قاب می گردد.

در سازه های بتنی اختصاص نواحی صلب انتهایی با توجه به بزرگ بودن نسبی ابعاد مقاطع ضروری می باشد. ETABS  بطور خودکار این نواحی صلب انتهایی را محاسبه و اثر می دهد ولی ضریب کاهشی در طول این ناحیه اعمال نمی کند. در حالیکه تحقیقات نشان داده بهتر است که طول این ناحیه 50% کاهش یابد.(Frame End Offsets)

در مدلسازی عناصر دال سقف در صورت عدم اختصاص دیافراگم صلب به دالها مشکلی ایجاد نمی شود و حتی تحلیل دقیقتر است, ولی با توجه به اینکه طبق آیین نامة 2800 می توان دالها را صلب فرض کرد برای کاهش حجم معادلات و افزایش سرعت تحلیل به دالهای سقف دیافراگم صلب اختصاص می دهیم.

در این قسمت دو نوع ترکیب بار 1.0D و 1.25D+1.5L با نامهای بترتیب DL و DLLL معرفی شده است که تحلیل سازه برای این دو ترکیب انجام شده است. ترکیب بار ENVELOPV نیز که شامل ترکیبات فوق است برای رسم منحنیهای پوش لنگرخمشی و نیروی برشی معرفی شده است.

پوشها برای هر قاب رسم شده که تیپ قابها در صفحات بعدی نشان داده شده است. تیپ ستونها و طبقات نیز مشخص شده است.(برای هر طبقه, ستونهای C1,C29,C32,C4 ستونهای گوشه و ستونهای C2,C3,C31,C30,C8,C12,C16,C20,C24,C28,C25,C21,C17,C13,C9,C5 ستونهای کناری بوده و بقیه ستونهای وسط می باشند و همچنین طبقة تیپ ST-NEW بعنوان طبقة خرپشته است.)