پرسش و پاسخ مهندسی

پرسش و پاسخ های زیر از کانال دکتر علیرضایی اقتباس شده و پاسخ ها نیز توسط این استاد بزرگوار داده شده است.

 

سلام خدمت استاد گرامی

در تعیین ضریب رفتار سازه ها آیین نامه حداکثر ارتفاع را برای هر سیستم سازه ای مشخص کرده،آیا دو سازه با سیستم باربر یکسان ولی ارتفاع متفاوت مثلا ۱۵ متر و ۵۰ متر میتوانند ضریب رفتار یکسان داشته باشند؟

درصورتی که در سازه های کوتاه نسبت به سازه های بلندمرتبه، تلاش های داخلی در اعضا اختلاف خیلی زیادی ندارند و بیشتر مقاطع میتوانند به حد تسلیم برسند و از حداکثر ظرفیت سازه نسبت به سازه های بلند مرتبه میتوان استفاده کرد.پس عملا باید ضریب رفتارها متفاوت باشند

میخواستم نظر شما را در این مورد بدانم

تشکر از وقتی که برای بنده گذاشتین

 

پاسخ:,

ضریب رفتار، یکی از پارامترهای مهم در محاسبه بارهای تأثیر‏گذار بر سازه، ناشی از زلزله‏های شدید است. این ضریب دارای پیچیدگی‏های خاصی بوده و به عوامل مختلفی بستگی دارد. محاسبه ضریب رفتار به عنوان عاملی که در بر گیرنده عملکرد غیرارتجاعی سازه‌ها در برابر زلزله‌های شدید است، کاربرد وسیعی در آیین‌نامه‌ها، برای تعیین مقاومت ارتجاعی مورد نیاز سازه‌ها دارد. هر چه مقدار این ضریب به واقعیت نزدیک‌تر باشد، تعیین مقاومت مورد نیاز سازه، دقیق‌تر خواهد بود. ضریب رفتار سازه‌ها به عوامل مختلفی بستگی دارد. این نسبت در واقع، نسبت بین مقاومت مورد نیاز برای ماندن سازه در حوزه ارتجاعی به مقاومت مورد نیاز آن در حوزه فرا ارتجاعی است. در حالتی که از روش طراحی مقاومت نهایی یا حالات حدی، جهت طراحی یک سازه استفاده می‌شود، ضریب رفتار را می‌توان بصورت زیر خلاصه نمود:

R=Rmu*Omega0

که در رابطه فوق، Rmu تحت عنوان ضریب رفتار شکل‌پذیری شناخته شده و تابعی از شکل‌پذیری سیستم سازه‌ای، دوره تناوب سازه، میرایی و مشخصات جنبش زمین و ... است. پس نه تنها ضریب رفتار به ارتفاع سازه بستگی دارد بلکه به پارامترهای دیگر از جمله مشخصات زمین نیز وابسته است. این پارامتر به نوعی نسبت مقاومت مورد نیاز برای ماندن سازه در حوزه ارتجاعی به مقاومت تسلیم آن است. همچنین پارامتر Omega0، که تحت عنوان ضریب اضافه مقاومت شناخته می‌شود، در بر گیرنده عواملی همچون بازتوزیع نیروها، جزئیات اجرایی، سخت شوندگی مصالح و ... است. ضریب اضافه مقاومت بصورت نسبت مقاومت تسلیم بر مقاومت طراحی تعریف می‌شود. در مطالعات Miranda و Bertero مقدار ضریب رفتار شکل‌پذیری تابعی از دوره تناوب، نوع خاک و شکل‌پذیری سیستم معرفی شد. برای دیدن جزئیات بیشتر، مراجع زیر پیشنهاد می‌شود:

Miranda, E., & Bertero, V. V. (1994). Evaluation of strength reduction factors for earthquake-resistant design. Earthquake spectra, 10(2), 357-379.

Uang, C. M. (1991). Establishing R (or Rw) and Cd factors for building seismic provisions. Journal of Structural Engineering, 117(1), 19-28.

 

---

سلام استاد.وقت بخیر. فلسفه کنترل ستونها ی باربر جانبی برای بار محوری تشدید یافته چیه، اونم بدون در نظر گرفتن لنگر خمشی و نیروی برشی برای ستونهای قاب خمشی ؟(در واقعیت که همیشه لنگر وجود داره). ممنون

 

پاسخ:,

فلسفه اعمال ضریب اضافه مقاومت، افزایش سطح نیروی طراحی اجزایی از سازه که انتظار میرود، در آخرین مراحل وارد فاز غیرارتجاعی شوند (مثلا ستونها). در این حالت طبق ضوابط تنها نیروی محوری تشدید یافته میشود زیرا نیروی محوری مولفه غیرشکل پذیر عضو بوده و آیین نامه برای دوری از آن ضریب تشدید را تنها در نیروی محوری ضرب میکند.

---

با سلام و عرض خسته نباشید

ببخشید استاد در خصوص محاسبه لنگر مقاوم ِ رابطه ی لنگر واژگونی، باید جرم موثر را در نظر بگیریم و یا جرم کل ؟

سوالی دیگر

با توجه به اینکه در محاسبه نیروهای جانبی زلزله، جرم موثر در تعیین نیروها تاثیر گذار است اما در نیروی باد اینگونه نیست، آیا در محاسبه لنگر مقاوم در این دو حالت تمایزی وجود  دارد؟

با تشکر فراوان

 

پاسخ

سلام. بایستی جرم لرزه‌ای ملاک تعیین لنگر مقاوم و واژگونی قرار گیرد. ماهیت اعمال بار باد و زلزله متفاوت است. برخلاف نیروهای ناشی از باد بر سازه، نیروهای زلزله کاملاً ماهیتی داخلی دارند و وقتی به آنها عنوان نیرو داده می‌شود، نبایستی با نیروهایی که بر روی سازه قرار داده شده و سازه تحت آنها تحلیل می‌شوند اشتباه گرفته شوند. نیروهای خارجی ناشی از باد در سطح جانبی ساختمان اثر کرده و موجب فشردگی آن وجه از سازه می‌شوند. این نیروها را می‌توان به صورت متمرکز در مرکز سطح بادخور در نظر گرفت. همچنین نیروهای ناشی از زلزله به صورت رفت و برگشت می‌باشند ولی نیروهای ناشی از باد در یک جهت اعمال می‌شوند. هر دو نیروی ناشی از باد و زلزله دارای ماهیتی کاملاً دینامیکی می‌باشند.

 

 

---

 

1-حل سوال بالا چگونه می باشد؟

 

مقدار شتاب طیفی در دوره تناوب صفر در واقع همان A است. یعنی مقدار A حاصل از طیف ویژه ساختگاه 0.27g است. دوره تناوب سازه برابر است:

T=0.05H^0.9=0.05*14^0.9=0.36 sec

بنابراین طیف آن در شاخه وسطی قرار می‌گیرد. از پیوست 1 استاندارد 2800، مقدار A=0.35 و برای خاک نوع دو B=2.5 بدست می‌آید. بنابراین طبق استاندارد 2800:

AB=0.35*2.5=0.875

حال طبق طیف ویژه ساختگاه مقدار AB برای شاخه میانی 0.67 است. طبق بند 2-5-2 استاندارد 2800، مقدار طیف ویژه نباید از 80% طیف استاندارد 2800 کمتر باشد.

0.8*0.875=0.7>0.67

بنابراین بایستی مقدار 0.7 را که 80% مقدار طیف استاندارد 2800 است را استفاده کنیم. زیرا اگر با 0.67 کار کنیم از 80% طیف استاندارد کمتر میشود. مقدار ضریب رفتار این سیستم R=7.5 و ضریب اهمیت آن I=1.4 است. بنابراین:

C=(ABI/R)*W=(0.7*1.4/7.5)W=0.13W

بنابراین جواب یک درست است.

 

---

سلام استاد گرامی. در قسمت Steel section database   چه عنوان رو باید انتخاب کرد و بنظرتون انتخاب بهترین آیین نامه کدام است هم برای فولاد و هم بتن ؟

 

پاسخ

در بخش Use Built-In Settings With گزینه‌های زیر پیشنهاد می‌شود:

در بخش Display Units : گزینه Metric MKS را انتخاب کنید.

در بخش Steel Section Database گزینه Euro: European steel shapes را انتخاب کنید تا به مقاطع و پروفیل‌های ایرانی درستی داشته باشید.

در بخش Steel Design Code بهترین آیین‌نامه که با مبحث دهم منطبق باشد، AISC360-10 است.

در بخش Concrete Design Code بهترین آیین‌نامه که با مبحث نهم منطبق باشد، ACI318-14 است. البته در حال حاضر مبحث نهم طبق آیین‌نامه کانادا است ولی توصیه می‌کنیم از ACI استفاده کنید.

 

 

---

سلام استاد گرامی. موقع مدل سازی ساختمان بتنی در ایتبس اگر از حالت Desigend بجای Checked استفاه شود. آیا باز هم زمان تعریف مقطع ستون باید تعداد و سایز آرماتور ها را مشخص کرد؟

 

در این حالت فقط میزان کاور بتن مهم است و تعداد آرماتورهای تعریف شده اثری بر روند طراحی ندارد

 

منبع: کانال دکتر علیرضایی