دانستنی های طراحی سازه

در: طراحی دستی, طراحی ساختمان

دانستنی های طراحی سازه

---

 

نگاه کلی به نقشه های معماری و بررسی این نقشه ها با دید سازه ای

اولین مرحله در طراحی یک سازه فولادی یا بتنی دید پیدا کردن نسبت به نقشه های معماری است.

قبل از شروع به انجام هر کاری باید یک دور به طور کامل نقشه معماری توسط مهندس سازه مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد. علی الخصوص باید موارد زیر را باید در نقشه های معماری مورد توجه قرار دهیم :

۱- کاربریهای بخشهای مختلف سازه

۲- موقعیت داکتها ، راه پله ، آسانسور ، نورگیر و موارد مشابه دیگر .

۳- ساختمان در طبقات مختلف خود دارای اختلاف تراز میباشد یا خیر

۴- در کدام قسمتهای سقف محدودیت ارتفاع برای اجزای سازه ای وجود دارد. برای این موضوع شاید مجبور باشیم به طور مسقیم با مهندس معمار مشورت نماییم . ( معمولاً در قسمتهایی که دیوار وجود دارد محدودیتی در این مورد نداریم.

۵- ایا در طبقات مختلف سقف نسبت به طبقه مجاور دارای عقب نشینی میباشد یا خیر.

۶- وضعیت در و پنجره ها و دیوارها علی الخصوص در محیط سازه باید بررسی بشود و بر اساس آن بررسی شود که در کدام قسمت از سازه میتوان بادبند قرار داد یا خیر و آیا شکل بادبندها متاثر از موقعیت در و پنجره خواهد بود یا خیر ؟ ( به طور مثال اگر میتوانیم در قسمتی بادبند قرار دهیم آیا شکل بادبند میتواند ضربدری باشد و یا به طور مثال به دلیل موقعیت در و پنجره باید از شکلهای خاص بادبند مثل ۸ یا ۷ یا واگرا استفاده نماییم )

۷- در صورت وجود رمپ پارکینگ موقعیت آن باید به صورت دقیق بررسی شود.

۸- پارکینگها و مسیرهای ورود و خروج ماشینها به پارکینگ باید بررسی شود.

۹- موقعیت ساختمانهای مجاور و همچنین مسیرهای مجاور ( کوچه یا خیابان ) باید بررسی و شناسایی شود.

۱۰- توجه به کنسولها و بالکنها

بعد از دید پیدا کردن نسبت به نقشه معماری وارد مرحله بعدی یعنی انتخاب کلیات سازه میشویم. در این مرحله باید نسبت به مواردی نظیر انتخاب سیستم سازه ای ، داشتن یا نداشتن درز انقطاع در سازه ، نوع سیستم سقف و …. تصمیم گرفت. در برخی پروژه های دانشجویی موارد فوق در صورت پروژه مشخص است و نیازی نیست که دانشجو در مورد آن تصمیم بگیرد ولی در عالم واقعیت معمولاً به اینگونه نیست. این چند مورد را سعی دارم به طور مختصر توضیح دهم

وجود یا عدم وجود درز انقطاع

در این مورد در آیین نامه های ما به وضوح سخن گفته نشده است. در مبحث نهم بند ۹-۹-۷-۳ اشاره شده است که اگر نسبت طول به عرض از سه بیشتر باشد لازم است که درز انقطاع ایجاد شود. این ضابطه مربوط به سازه های بتنی است که البته تعمیم آن به سازه های فولادی هم منطقی به نظر میرسد. به عنوان یک پیشنهاد بر اساس قضاوت مهندسی توصیه میشود که سعی شود که سازه با درز انقطاع به قسمتهایی با ابعادی کمتر از حدود ۳۰ تا ۳۵ متر تقسیم شود. به هر حال ایجاد درز انقطاع خود باعث دردسرهایی میشود که نمیشود آن به عنوان یک اولویت در نقشه در نظر گرفت. مثلاً باعث میشود که تعداد ستونها افزوده شود و همچنین چون معمولاً درز انقطاع در پی و صفحه ستون ادامه پیدا نمیکند ابهامی در طراحی پی تحت اثر همزمان نیروهای زلزله در بخشهای مختلف سازه به وجود می آورد. اگر لازم است که درز انقطاع ایجاد شود بهتر است که به گونه ای درز ایجاد شود که کل ساختمان به چند سازه نسبتاً منظم تبدیل شود. محل درز انقطاع در سازه هایی که دارای اختلاف سطح در طبقات است بهتر است در همان محل اختلاف سطح باشد. مقدار درز انقطاع هم جز در مورد سازه های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد ( مثل مدارس و بیمارستانها ) یک درصد ارتفاع سازه در هر تراز میباشد. درز انقطاع از لبه هر یک از دو سازه در نظر گرفته میشود و نه از آکس ستونهای آنها. ترجیحاً بهتر است که درز انقطاع را به گونه ای در نظر بگیریم که از داخل سرویسهای بهداشتی ( به دلیل نیاز به به عایق کاری و اینکه عبور درز از این نقاط در عایقکاری ایجاد خلل میکند ) عبور ندهیم. همچنین محل درز انقطاع به گونه ای باشد که عناصر غیرسازه ای را قطع ننماید. به طور مثال از وسط یک دیوار عبور ننماید. ( محل درز انقطاع باید با عناصر انعطاق پذیر پر گردد و وجود قسمتهایی که به طور مشترک در دو جز از سازه حضور دارند باعث خلل در این عملکرد میشود). در موردسازه های با اهمیت زیاد و خیلی زیاد و سازه های ۸ طبقه و بالاتر باید کنترل شود که مقدار درز انقطاع از R برابر تغییر شکل ماکسیمم طبقه تحت زلزله کمتر نباشد. چون مقدار درز انقطاع قبل از طراحی وابسته به مقادیر مجهولی چون ابعاد ستونها میباشد باید این موارد را با قضاوت مهندسی حدس زد و پس از طراحی در صورت نیاز آن را اصلاح نمود. به طور مثال برای ساختمانهای کوتاه ۶-۷ طبقه برای ستونهای غیر متصل به بادبند ابعادی در حدود ۲۰*۲۰ و برای ستونهای متصل به بادبند ابعاد حدودی ۳۰*۳۰ قابل حدس است که بر این اساس درز انقطاع را باید از لبه این ابعاد لحاظ نمود.

 

 

انتخاب نوع سیستم سازه ای

انواع نامنظمی

انواع نامنظمی

 مهندس علیرضا خویه

 | 

 استاندارد 2800

با توجه به عملکرد ساختمان ها در زلزله های گذشته، اهمیت پیکربندی و منظم بودن ساختمان ها بر کسی پوشیده نیست. بنابراین رعایت تقارن و تناسبات هندسی در سازه و معماری، می تواند از بسیاری از آسیب های لرزه ای وارد بر ساختمان ها جلوگیری کند. مطالعه رفتار ساختمان ها در زلزله های گذشته نشان می دهد که عملکرد ساختمان ها نسبت به تغییرات کوچکی در تقارن شکل کلی ساختمان، بسیار حساس می باشد. این امر به ویژه در ارتباط با دیوارهای برشی، بادبندها و سایر اجزای مقاوم در برابر نیروهای جانبی بسیار حائذ اهمیت است.به طور کلی مطابق تعاریف کمی و کیفی آیین نامه ای نامنظمی ها در ساختمان به دو دسته نامنظمی در پلان و نامنظمی در ارتفاع تقسیم میشوند

نامنظمی های در پلان بطور عمده شامل نامنظمی پیچشی، وجود بازشوهای بزرگ در دیافراگمها، موازی و متعامد نبودن سیستم های باربر جانبی، وجود گوشه های فرو رفته یا بیرون زده می باشد. نامنظمی های در ارتفاع نیز ناشی از وجود طبقه نرم، وجود طبقه ضعیف، توزیع نامنظم جرم در ارتفاع، تغییر صفحه اجزای باربر جانبی و استفاده از سیستم های باربر جانبی متفاوت در ارتفاع سازه می باشد. در شکل زیر انواع نامنظمی ها و مکانیسم های خرابی در آنها ارائه شده است

مطالب مرتبط

تشریح نامنظمی سیستم های غیرموازی

نامنظمی مقاومت جانبی

کنترل نامنظمی پیچشی در Etabs

 

اصلاح نامنمظی پیچشی

برگرفته شده از civil.blog.ir

نکات Etabs

 

مفهوم ضریب نامعینی سازه Rho و نحوه ی اعمال آن

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۱۱, ۱۳۹۶

|در : آیین نامه های خارجی ACI،ASCE و..., استاندارد 2800, تشریح مباحث و ضوابط آیین نامه ای

|۰ دیدگاه

برای اولین بار در آیین‌نامه UBC97، ضریبی تحت عنوان ضریب نامعینی سازه عنوان شد. این ضریب درجه قابلیت اطمینان سازه را نشان داده و بیانگر تعداد جبه های مقاوم در برابر بارهای جانبی است. مثلا یک تیر دو سر ساده و دو سر گیردار در نظر بگیرید. در تیر دو سر ساده با تشکیل اولین ...

ادامه مطلب 

لنگر نهایی چشمه ی اتصال

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۱۰, ۱۳۹۶

|در : طراحی چشمه ی اتصال Panel Zone, طراحی دستی

|۰ دیدگاه

طبق ضوابط AISC341-10 برای بررسی ظرفیت چشمه اتصال، بایستی از نیازهای لرزه‌ای رسیده به این بخش از ستون ناشی از به ظرفیت رسیدن تیرهای اطراف ستون استفاده شود. این نیروها با یک تعادل‌گیری به لبه ستون منتقل می‌شوند. ابتدا حداکثر لنگر مورد انتظار و برش در محل تئوریک مفصل خمیری که در حدود ارتفاع تیر ...

ادامه مطلب 

بارگذاری پله در Etabs

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۱۰, ۱۳۹۶

|در : مبحث ششم مقررات ملی ساختمان, نکات مهم در Etabs

|۰ دیدگاه

بطور کلی انتخاب نحوه اعمال بار راه پله در مدلسازی بر عهده طراح و بایستی متناسب با شرایط مرزی واقعی سازه انجام شود. در پله‌های دو طرفه: – اگر راه پله بصورت فولادی اجرا می‌شود: شمشیری پله در تراز طبقه به تیر بتنی تراز طبقه توسط یک ورق انتظار متصل می‌شود. در این حالت می‌توان ...

ادامه مطلب 

فلسفه ی تنش تسلیم مورد انتظار Ry

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۰۹, ۱۳۹۶

|در : سازه های فولادی, طراحی لرزه ای سازه ها, مبحث دهم مقررات ملی ساختمان

|۰ دیدگاه

در طراحی لرزهای، اهمیت حداکثر تنش تسلیم احتمالی (تنش تسلیمی که در واقعیت رخ می‌دهد) با حداقل تنش تسلیم (تنش تسلیمی که در تئوری در نظر گرفته می‌شود) برابر است. مطالعات اخیر نشان میدهد که حاشیهای بین مقاومت تسلیم میانگین واقعی و مقاومت تسلیم مشخصه وجود دارد. برای مثال در چند دهه گذشته برای فولاد ...

ادامه مطلب 

شرحی بر بند ۳-۱۰ آیین نامه ۲۸۰۰

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۰۸, ۱۳۹۶

|در : آیین نامه های خارجی ACI،ASCE و..., استاندارد 2800, تشریح مباحث و ضوابط آیین نامه ای

|۰ دیدگاه

شرحی بر بند ۳-۱۰ آیین نامه ۲۸۰۰ برای سازه های بتنی: بر طبق ACI 318-14 : ۱۸٫۱۴—Members not designated as part of the seismic-force-resisting system ضوابط اعضایی که به عنوان بخشی از سیستم باربر جانبی طراحی نمیشوند. ۱۸٫۱۴٫۱ Scope ۱۸٫۱۴٫۱٫۱ This section shall apply to members not designated as part of the s...

ادامه مطلب 

سرفصل و هزینه های دوره ی آموزشی Etabs

ارسال شده توسط :علیرضا خویه

|مرداد ۰۷, ۱۳۹۶

|در : دوره ی آموزش Etabs پیشرفته, دوره ی آموزش Etabs مقدماتی, کلاس ها و دوره های آموزشی

|۰ دیدگاه

دانلود سرفصل دوره ی آموزشی Etabs   هزینه ی شرکت در دوره آموزش Etabs   مدرس دوره: مهندس علیرضا خویه کارشناس ارشد مهندسی عمران- زلزله محاسب، مدرس و محقق در زمینه ی عمران و زلزله تماس: [phone]

ادامه مطلب 

 

کاهش لرزش سقف عرشه فولادی

چند نکته قابل توجه جهت کاهش لرزش سقفهای عرشه فولادی :
1- فاصله دهانه های تیرهای فرعی در سقف عرشه فولادی

یکی از مهمترین عوامل در کاهش لرزش سقف عرشه فولادی فواصل تیرهای فرهی می باشد ، اگر فاصله تیرهای فرعی کمتر از 2/40 متر باشد با اجرای ورق عرشه به ضخامت 0/8 میلیمتر هیچ لرزشی در سقف نخواهیم داشت ، برای فواصل بیشتر باید ضخامت ورق را افزایش دهیم : یعنی دهانه 2/40 تا 2/60 از ورق 0/9 میلیمتر و از 2/60 تا 3/00 متر از ورق 1 میلیمتر و از 3/00 تا 3/30 از ورق 1/25 میلیمتر استفاده گردد ، فاصله تیر فرعی بیشتر از 3/30 به هیچ عنوان توصیه نمیگردد ، کما اینکه دستگاه های تولید ورق رول فرمینگ توان فرم دادن ورق با ضخامت بیشتر از 1/25 میلیمتر را ندارند

2- ضخامت ورق گالوانیزه سقف عرشه فولادی 
همانگونه که گفته شد انتخاب ورق با ضخامت نادرست با توجه به فواصل تیرریزی نیز از عوامل موثر در لرزش سقف ساختمان خواهد بود.

3- ارتفاع عرشه

ارتفاع عرشه یا بلندای گام ورق نیز تاثیر به سزایی در کاهش لرزش سقف دارد ، توصیه ما در هر فاصله دهانه ای استفاده از ورق عرشه با بلندای گام 75 میلیمتر می باشد .

4- بتن ریزی

بر طبق ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، حداقل ضخامت بتن بر روی گام فوقانی ورق عرشه فولادی در حدود ۵ سانتیمتر می باشد. هر چند که در عمل ۶ سانتیمتر نتیجه مطلوب تری حاصل شده است، اما بتن ریزی کمتر از ۵ سانتیمتر در افزایش لرزش سقف موثر است .

5-  اجرای صحیح عرشه

فیکس کردن ورق با میخ و چاشنی انفجاری ، در فواصل مناسب ( برای هر متر مربع حداقل از 2 عدد میخ و چاشنی انفجاری استفاده گردد ) و استفاده از پیچ های خودکار در محلهای مورد نیاز ، نیز در کاهش لرزش سقف کمک میکند

رابطه عرض مفید فرمینگ ورق عرشه فولادی و لرزش سقف عرشه فولادی:

مطابق آئین نامه مقررات ملی ساختمان ایران مبحث دهم در صفحه ۱۲۶ بند ۱۰-۲-۸-۳-۳ :

ت) انتقال بار بین تیر فولادی و دال بتنی
ت-۱) نواحی لنگر خمشی مثبت

۱. مقاومت برش افقی مورد نیاز: برای عملکرد مختلط کامل، برش افقی مورد نیاز باید به شرح زیر برابر کوچکترین مقدار محاسبه شده بر اساس حالتهای حدی خردشدگی بتن و تسلیم کششی مقطع فولادی در نظر گرفته شود.

خرد شدگی بتن (۱۰-۲-۸-۲۰)
Vhu=0.85fcAc

تسلیم کششی مقطع فولادی (۱۰-۲-۸-۲۰)

در روابط فوق:
fc= مقاومت فشاری مشخصه نمونه استوانه ای بتن
Ac=سطح مقطع دال بتنی در محدوده عرض موثر ورق عرشه فولادی
As=مساحت مقطع فولادی
Fy=تنش تسلیم فولاد مقطع فولادی

۲. مقاومت برش افقی اسمی مقاومت برش افقی اسمی اعضای با مقطع مختلط بر دال بتنی و دارای برشگیر (گلمیخ) باید مطابق رابطه زیر بر اساس مقاومت برشی برشگیرها تعیین گردد. (۱۰-۲-۸-۲۱)

که در آن:
Qn=مجموع مقاومت های برشی اسمی برشگیرها (گلمیخ ها)در حد فاصل نقاط لنگر خمشی مثبت حداکثر و لنگر صفر مطابق مقررات بند ۱۰-۲-۸-۷ ۳.تعداد فاصله و مشخصات برشگیرها (گلمیخ ها)بایستی از طریق برقراری رابطه زیر و بدون احتساب ضریب کاهش مقاومت تعیین گردد. (۱۰-۲-۸-۲۲)

نتیجه گیری:

با توجه به اینکه مقدار خرد شدگی بتن کمترین مقدار در روابط فوق میباشد لذا هر چه سطح مقطع دال بتنی در محدوده عرض موثر ورق عرشه فولادی بیشترو مطابق استانداردها باشد مقاومت سقف عرشه فولادی در مقابل زلزله نیز بیشتر می شود.

تیر پیوند (تیر فیوز) یا تیر لینک

تیر پیوند معمولا دارای مقطعی مشابه با تیر خارج از تیر پیوند است.

تیر پیوند باید از نوع I شکل نورد شده یا ساخته شده از ورق و یا از نوع قوطی ساخته شده از ورق باشد.

وجود نیروهای زیاد در تیر پیوند سبب می‌شود که تیرهای پیوند جاری شود. البته این مورد بایستی کنترل شود. بدین معنی که تیر خارج از تیر پیوند برای ظرفیت تیر پیوند کنترل شود.

 

هر چه اندازه‌ی طول تیر پیوند، کوتاه‌تر باشد، سهم برش در آن بیشتر است و در صورت ورود سازه به محدوده‌ی عملکرد غیرارتجاعی این ناحیه به طور کامل تسلیم می‌شود. این عمل باعث دوران‌های بزرگ غیرالاستیک بدون ایجاد کرنش‌های موضعی زیاد خواهد بود. همچنین چون در پیوند برشی (کوتاه)، نیروهای برشی در تمام طول تیر پیوند ثابت است، لذا کرنش‌های غیرالاستیک به طور یکنواخت در طول تیر پیوند توزیع می‌شود. اما اگر طول پیوند زیاد شود، سهم برش آن کم شده و سهم لنگرهای انتهایی آن افزایش می‌یابد و به جای خمیری شدن کل تیر پیوند در برش، در محل اتصال مهاربند به تیر، مفاصل خمیری خمشی بوجود می‌آید و عملاً ناحیه تسلیم به شدت کاهش می‌یابد و به این ترتیب تا قبل از انهدام کل سازه مقدار انرژی کمی با تسلیم شدن قسمت های بسیار محدودی از سازه جذب و مستهلک می‌شود. ایجاد کرنش‌های پلاستیک موضعی بزرگ باعث ایجاد تغییر مکان‌های بزرگ و احتمال وقوع ناپایداری و به تبع آن کاهش سختی زیاد در حالت رفتار غیرارتجاعی می‌گردد. البته آیین‌نامه تنها در حالتی که نیروی محوری تیر پیوند زیاد باشد، طول آن را محدود می‌کند. علت اصلی این مورد در بند 10-3-12-4 مبحث دهم، کاهش ظرفیت خمشی، در اثر وجود نیروی محوری است.

 

نکاتی از تحلیل پی دلتا در آیین نامه 2800 ویرایش چهارم

 نکاتی از تحلیل پی دلتا
در سازه های بتنی که با نرم افزار Etabs تحلیل و طراحی میشوند حتما باید اثرات پی دلتا در نطر گرفته شود زیرا پیش فرض طراحی برنامه بر این مبنا استوار است.برای انجام تحلیل پی دلتا دو روش در Etabs وجود دارد:
روش اول روش مبتنی بر جرم محاسبه شده و در روش دوم انجام تحلیل غیر خطی هندسی و ضرائب افزایش لنگر مورد تائید قرار گرفته است. توصیه آیین نامه(ACI) اینست از روش دوم استفاده شود.
در روش مبتنی بر جرم محاسبه شده(که در پیوست ۵-۲۸۰۰ به آن اشاره شده است) برنامه با بدست آوردن جابجایی نسبی طبقات،لنگر حاصل از بارهای ثقلی که در اثر تغییر مکان نسبی جانبی بوجود می آید تعیین میکند.که این لنگر باعث تشدید جابجایی های جانبی و دیگر پاسخ های سازه میشود.که در این حالت طبق توصیه ۲۸۰۰ میبایست شاخص پایداری محاسبه شود که از مقدار حداکثر آن ۱٫۲۵/R کمتر شود .چنانچه در یک سازه ،این مقدار شاخص پایداری بیشتر شود میبایست در طراحی ان تجدید نظر شود.همچنین اگرشاخص پایداری سازه از ۰٫۱ کمتر باشد میتوان از اثرات پی دلتا صرفنظر کرد. متاسفانه در صورت استفاده از روش مبتنی بر جرم امکان بزرگنمایی ۰٫۷R در جابجایی ها بصورت مستقیم وجود ندارد ومیبایست از روشی غیر مستقیم و کمی سخت این تغییرات اعمال شود.

طراحی قاب های مهاربندی همگرای ویژه

⭕️طبق مبحث دهم داریم:
در قاب مهاربندی شده همگرای ویژه مقاومت طراحی تیرها، ستونها و اتصالات آنها نباید از نیروهای ناشی از تحلیل های زیر کوچکتر در نظر گرفته شود:
الف) تحلیلی که در آن فرض شود نیروی مهاربند کششی RyFyAg و نیروی مهاربند فشاری برابر 1.14FcreAg باشد.
ب) تحلیلی که در آن فرض شود نیروی مهاربند کششی RyFyAg و نیروی مهاربند فشاری برابر  0.3x1.14FcreAgباشد.
دو عبارت بالا فقط در ظرفیت نیروی فشاری مهاربند به میزان 0.3 با هم اختلاف دارند. حالت (الف) وقتی که تصویر برآیند نیروهای مهاربندهای کششی و فشاری همراستا باشند، حاکم بوده و حالت (ب) وقتی که تصویر برآیند نیروهای مهاربندی کششی و فشاری همراستا نباشند، حاکم بوده و اثر بیشتر خواهد داشت. نکته مهم آنکه برنامه ETABS در حال حاضر قادر به اعمال این ضابطه در مدل نبود و این بند بایستی یا بصورت دستی کنترل شود یا اینکه با استفاده از ترفندی، اثر این نیروها در نرم‌افزار اعمال گردد.

 

منبع:@AlirezaeiChannel

سختی های کاهش یافته و مقاطع ترک خورده

در سازه‌های فولادی از سختی کاهش یافته فقط بایستی برای تعیین مقاومت‌های مورد نیاز اعضا استفاده نمود و در کنترل جابجایی، دوره تناب و کنترل خیز اجزا نبایستی از آن استفاده شود.

در سازه‌های بتنی برای تعیین دوره تناوب بایستی از سختی کاهش نیافته اعضا استفاده نمود. به این منظور ضریب سختی تیرها و ستون‌ها 1.5 برابر شده به ترتیب برای تیرها و ستون‌ها و دیوارها از ضرایب 0.5 و 1.0 و 1.0 استفاده می‌شود. ضریب 0.5 برای در نظر گرفتن اثر ترک خوردگی تحت بارهای سرویس است. این مورد در بند 3-3-3-3 استاندارد 2800 گفته شده است. طبق بند 3-5-5 استاندارد 2800 برای کنترل جابجایی این سازه‌ها بایستی از ضرایب ترک خوردگی 0.35 و 0.7 برای تیرها و ستون‌ها و 0.35 یا 0.7 برای دیوارها (بسته به میزان ترک خوردگی آنها) استففاده نمود.