عمران فایل

کنترل واژگونی سازه در ایتبس؛ محاسبه لنگر واژگونی پی در ETABS (آموزش گام به گام تصویری)

احتمالا چندین بار کنترل واژگونی سازه در ایتبس را انجام داده اید اما به دلیل اشتباهات بسیار کوچک به نتیجه نرسیده اید شاید در نحوه محاسبه لنگر واژگونی اشتباه کرده اید شاید هم مراحل نهایی کنترل واژگونی فونداسیون را انجام نداده اید. امروز قصد داریم به صفر تا صد کنترل واژگونی سازه را به صورت تصویری بیان کنیم.

در این مقاله به چه سوالاتی پاسخ داده می شود:

  1. واژگونی سازه در چه صورت اتفاق می‌افتد؟
  2. نحوه ی محاسبه لنگر مقاوم سازه در ایتبس به چه صورت است؟
  3. محاسبه لنگر واژگونی سازه در ایتبس به چه صورت انجام می‌شود؟
  4. کنترل‌های نهایی شامل چه مواردی هستند؟

واژگونی سازه

طبق استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش ۴، لنگر واژگونی سازه ناشی از نیروهای جانبی زلزله در تراز زیر شالوده به ­صورت زیر تعریف می­ شود:

لنگر واژگونی سازه

بنابراین تعریف، لنگر واژگونی ناشی از نیروهای جانبی وارد بر سازه مانند باد و زلزله بوده، و لنگر مقاوم در برابر این واژگونی از جرم سازه (وزن مؤثر لرزه­ای به ­اضافه وزن شالوده و خاک روی آن) ناشی می­ شود.

 

لنگر واژگونی چیست

برای کنترل واژگونی سازه در ایتبس ابتدا باید لنگر مقاوم در برابر واژگونی و خود لنگر واژگونی را محاسبه کرده و سپس این دو مقدار را با هم مقایسه کنیم.

نکته بسیار مهم: نسبت لنگر مقاوم به لنگر واژگونی باید بزرگ‌تر-مساوی ضریب اطمینانی باشد، که مقدار آن ضریب اطمینان را واحد در نظر می‌گیریم (با توجه به عدم اشاره صریح آیین نامه، این مقدار ۱ در نظر گرفته شده است).

محاسبه لنگر واژگونی در etabs

بعد از آنالیز سازه، از نوار اعلان منوی Display و سپس … Show Tables را انتخاب می‌کنیم.

 

لنگر واژگونی در ایتبس

شکل ۱ انتخاب گزینه …Show Tables از منوی Display

                                                                                                                                   

در پنجره­ ی بازشده گزینه Analysis، و سپس Results و Structure Results را انتخاب و گزینه‌های  Center of Mass and Rigidityو Story Forces را فعال می‌کنیم و درنهایت Ok را می‌زنیم.

 

محاسبه لنگر واژگونی در ایتبس

شکل ۲ فعال کردن گزینه‌های لازم در پنجره Choose Tables

در پایین صفحه نرم‌افزار ETABS، پنجره …Centers of Mass and Rigidity باز می‌شود.

این پنجره شامل چند ستون می‌باشد که به ترتیب از چب به راست عبارتند از طبقه (Story)، دیافراگم (Diaphragm)، جرم در جهت کلی X برای دیافراگم در طبقه مشخص ­شده (Mass X)، جرم در جهت کلی Y برای دیافراگم در طبقه مشخص­ شده (Mass Y)، مختصات X مرکز جرم (XCM)، مختصات Y مرکز جرم (YCM)، جرم تجمعی در جهت کلی X (Cumulative X)، جرم تجمعی در جهت کلی Y (Cumulative Y)، مختصات X مرکز جرم تجمعی (XCCM)، مختصات Y مرکز جرم تجمعی (YCCM)، مختصات X مرکز سختی (XCR)، مختصات Y مرکز سختی (YCR).

ستون‌های موردنیاز ما جهت محاسبه لنگر مقاوم در برابر واژگونی، شامل موارد زیر می‌باشند:

  1. Cumulative X: جرم تجمعی در جهت کلی X

 

کنترل لنگر واژگونی در ETABS

شکل ۳ جرم تجمعی در جهت کلی X

                                                                                                                                 

  1. XCCM: مختصات X مرکز جرم تجمعی
لنگر واژگونی در ایتبس

شکل ۴ مختصات X مرکز جرم تجمعی

  1. YCCM: مختصات Y مرکز جرم تجمعی
کنترل لنگر واژگونی در ایتبس

شکل ۵ مختصات Y مرکز جرم تجمعی

اکنون به سراغ محاسبه لنگر واژگونی می‌رویم. مراحل محاسبه لنگر مقاوم به شرح زیر می‌باشد:

 

مرحله۱: ستون Cumulative X در پایین‌ترین طبقه، جرم کل سازه را نشان ‌می‌دهد. (m)

محاسبه لنگر واژگونی در ایتبس

شکل ۶ جرم کل سازه معادل با جرم تجمعی طبقات در پایین ترین طبقه (m)

وزن مؤثر سازه را از حاصل‌ضرب جرم کل سازه در شتاب ثقل زمین (g) بدست می ­آوریم. (W)

 

نحوه کنترل واژگونی سازه

شکل ۷ محاسبه وزن مؤثر سازه در اکسل

نکته۱: برای تبدیل‌شدن مقادیر از کیلوگرم به تن با فرض g =10 m/s2، حاصل را بر ۱۰۰۰ تقسیم کردیم.

نکته۲: این مقادیر محاسبه‌شده را در اکسل یا برگه‌های نو­برداری خود یادداشت کنید.

مرحله۲: باید کم­ترین فاصله مرکز جرم تا لبه پی در پایین ­ترین طبقه را اندازه‌گیری کنیم. برای این کار، ابتدا  از ستون XCCM و پایین‌ ترین ردیف (پایین‌ترین طبقه)، فاصله مرکز جرم تجمعی تا لبه پی در راستای x را خارج می‌کنیم.

 

کنترل لنگر واژگونی سازه

شکل ۸ فاصله مرکز جرم تجمعی در پایین¬ترین طبقه تا لبه پی در راستای X

از روی پلان، عرض ساختمان (در راستای X) را، از مجموع طول دهانه ها در این راستا بدست می‌آوریم. (x)

 

محاسبه لنگر واژگونی

شکل ۹ جمع طول دهانه ها در راستای X، جهت بدست آوردن عرض سازه

در ادامه مقدار XCCM را از x کم می‌کنیم، تا فاصله مرکز جرم تا لبه دیگر پی بدست آید. (x1)

 

لنگر واژگونی پی در ایتبس

شکل۱۰ تعیین فاصله مرکز جرم تا لبه دیگر پی در اکسل

مقدار x1 بدست‌آمده را با XCCM مقایسه کرده و آن مقدار که کمتر است را انتخاب می‌کنیم.

محاسبه لنگر واژگونی پی در ایتبس

شکل ۱۰ مقایسه مقادیر XCCM و x1 و انتخاب مقدار کمتر

از ستون YCCM و پایین‌ترین ردیف (پایین‌ترین طبقه) فاصله مرکز جرم تجمعی تا لبه پی در راستای Y را خارج کرده و در ادامه، مثل مراحل قبل برای XCCM عمل می‌کنیم.

 

محاسبه لنگر واژگونی در ETABS

شکل ۱۱ فاصله مرکز جرم تجمعی در پایین¬ترین طبقه تا لبه پی در راستای Y

از روی پلان، طول ساختمان (در راستای Y) را، از مجموع طول دهانه ها در این راستا بدست می‌آوریم. (y)

 

 

نحوه بدست آوردن طول سازه

شکل ۱۲ جمع طول دهانه­ ها در راستای Y، جهت بدست آوردن طول سازه

 

در ادامه مقدار YCCM را از y کم کرده تا فاصله مرکز جرم از لبه دیگر پی بدست آید. (y1)

مقدار y1 بدست‌آمده را با YCCM مقایسه کرده و آن مقدار که کمتر است را انتخاب می‌کنیم.

 

کنترل واژگونی در etabs

شکل ۱۳ مقایسه مقادیر YCCM و y1 و انتخاب مقدار کمتر

 

مرحله۳: مقدار لنگر مقاوم را محاسبه می‌کنیم. فرمول‌های محاسبه لنگر مقاوم به‌صورت زیر می­باشد:

MRX =XCCM × W

MRY =YCCM × W

که:

MRX =Xلنگر مقاوم حول محور

 MRY =Yلنگر مقاوم حول محور

XCCM = Xکمترین فاصله مرکز جرم تا لبه چی در جهت

YCCM  = Yکمترین فاصله مرکز جرم تا لبه چی در جهت

W=وزن موثر کل سازه

 

در نهایت لنگر مقاوم را محاسبه می‌کنیم:

 

محاسبه لنگر مقاوم

شکل ۱۴ محاسبه لنگر مقاوم در راستای X و Y

لنگر واژگونی سازه

برای محاسبه لنگر واژگونی دو روش وجود دارد:

  1. تک به تک نیروهای برشی وارد شده به طبقه را در فاصله اعمال آن نیرو تا تراز پایه ضرب کرده و مقادیر نهایی را باهم جمع می‌کنیم.
  2. محاسبه لنگر واژگونی در ایتبس و مطابق روش پیشنهادی زیر عمل کنیم:

در پنجره­ای که به ­هنگام محاسبه لنگر مقاوم از منوی Display باز کردیم، گزینه Story Forces را انتخاب می‌کنیم (اگر به خاطر داشته باشید این گزینه را در همان ابتدا، از پنجره Choose Tables، به همراه گزینه Center of Mass and Rigidity فعال کردیم).

 

لنگر واژگونی سازه

شکل۱۶ انتخاب Story Forces

 

پنجره ­ی Story Forces، نیروی برشی ناشی از بار جانبی (که در اینجا نیروی زلزله است) را در راستا­ های مختلف در کلیه طبقات ساختمان ارائه می­دهد.

 

در جدول ارائه­ شده جدید، روی ستون Load Case/Combo کلیک راست کرده و در بخش Filter بارهای EXN (نیروی زلزله در جهت X با خروج از محوریت منفی) و EYN (نیروی زلزله در جهت Y با خروج از محوریت منفی) را انتخاب می‌کنیم تا این بارها برای ما مشخص شوند.

نکته بسیار مهم: نیروی برشی در راستای X و Y و لنگر خمشی متناظر آن­ها باید برای کلیه ترکیب ­بارهای زلزله بدست آمده و بحرانی ­ترین حالت آن­ها در نظر گرفته شود. در این مقاله جهت راحتی کار، تنها نیروی زلزله با خروج از محوریت منفی را برای محاسبه لنگر واژگونی در نظر گرفته ­ایم.

 

محاسبه نیروی برشی

شکل ۱۵ انتخاب بارهای مدنظر جهت محاسبه نیروی برشی

 

در بخش Location نیز کلیک راست کرده و از قسمت Filter گزینه Bottom را انتخاب می‌کنیم.

 

محاسبه نیروی برشی و لنگر خمشی

شکل ۱۶ انتخاب فیلتر Bottom برای ستون Location

 

در ستون‌های نشان داده شده VX (نیروی برشی در راستای کلی X) و VY (نیروی برشی در راستای کلی Y) ارائه شده و برای هر کدام MX و MY (لنگرهای خمشی حول محورهای X و Y) مشخص شده است. البته باید برای هر چهار مورد پایین‌ ترین طبقه را مدنظر قرار داد، زیرا طبقه پایین مقدار تجمعی نیروها و لنگرها را به ما می‌دهد.

 

لنگر خمشی

شکل ۱۷ انتخاب مقادیر VX، VY، MX و MY برای پایین ­ترین طبقه

 

 

فرمول محاسبه لنگر واژگونی در راستای X و Y مطابق زیر می‌باشد:

MOX=MY+VX×h

MOy=Mx+Vy×h

که:

 

MOX= X لنگر واژگونی حول محور

MOy= Yلنگر واژگونی حول محور

Mx= Xلنگر خمشی حول محور

MY= Yلنگر خمشی حول محور

VX = Xنیروی برشی در جهت

VY = Yنیروی برشی در جهت

h= ضخامت پی

 

 

درنهایت لنگر واژگونی را محاسبه می‌کنیم:

 

لنگر واژگونی

شکل ۱۸ محاسبه لنگر واژگونی

کنترل واژگونی سازه در ایتبس

در نهایت بایستی حول هر دو محور X و Y، لنگر واژگونی از لنگر مقاوم کمتر باشد. که داریم:

  • مقایسه لنگر واژگونی و لنگر مقاوم حول محور X:

فرمول کنترل نهایی

 

  • مقایسه لنگر واژگونی و لنگر مقاوم حول محور Y:

محاسبه کنترل نهایی

 

نتیجه‌گیری

– بعد از طراحی ساختمان در ایتبس باید یک سری کنترل‌ها مثل کنترل واژگونی سازه، شاخص پایداری سازه، تغییر مکان جانبی طبقات و … روی آن انجام شود.

– سازه و پی ساختمان باید به صورتی طراحی شوند که تحمل لنگر واژگونی را داشته باشند.

– برای کنترل واژگونی سازه در ایتبس ، ابتدا باید لنگر مقاوم در برابر واژگونی و خود لنگر واژگونی را محاسبه کرده و سپس این مقادیر را با هم مقایسه کنیم.

– نسبت لنگر مقاوم به لنگر واژگونی باید بزرگ‌تر-مساوی ضریب اطمینانی باشد، که مقدار آن ضریب اطمینان را واحد (۱) در نظر می‌گیریم.

 

کنترل واژگونی سازه در ایتبس؛ محاسبه لنگر واژگونی پی در ETABS (آموزش گام به گام تصویری)

دیدگاه‌ها (0)

*
*