تحلیل حرارتی در Etabs

بارهای حرارتی وقتی که ابعاد سازه شما (یکی از اضلاع سازه) زیاد باشد، اثر تغییر شکل‌های ناشی از حرارات محیط افزایش یافته و بایستی اثر باری تحت این تغییر درجه حرارت سازه تحمل می‌کند را برای طراحی در نظر گرفت. نمونه بارز این مسئله در ریل راه آهن است که در قدیم برای اثرات انبساط در ریل آنها را به قطعاتی تقسیم می‌نمودند و با فاصله کمی از هم قرار می‌گرفت. در یک سازه با اضلاع طولانی نیز می‌توان از همین روش استفاده نمود و سازه را به بخش‌هایی تقسیم نمود تا اثر تغییرشکل‌ها محدود شود. فاصله بین دو سازه باید به میزان جابجایی ایجاد شده ناشی از دو سازه تحت تغییرات دما باشد. در صورتی که درز انبساط در نظر گرفته نشود، آنگاه بایستی سازه برای اثرات از بارهای حرارتی طراحی شود. طبق مبحث ششم، اثرات ایجاد شده ناشی از این بارهای حرارتی بایستی توسط دو ترکیب بار شماره 8 و 9 از ترکیب بارهای سازه‌های فولادی صفحه 16 و از ترکیب بارهای 6 و 7 سازه‌های بتنی صفحه 15 استفاده نمود. توصیه ASCE7-10 برای بارهای حرارتی به این صورت بوده و دو ترکیب بار زیر را پیشنهاد می‌دهد که مشابه مبحث ششم است:

❗️ When self-straining loads are combined with dead loads as the principal action, a load factor of 1.2 may be used. However, when more than one variable load is considered and self-straining loads are considered as a companion load, the load factor may be reduced if it is unlikely that the principal and companion loads will attain their maximum values at the same time. The load factor applied to T should not be taken as less than a value of 1.0.
When using strength design:

ترکیب بارهای تشدید یافته

در یک قاب، ستون عنصر حیاتی است. با توجه به وجود نیروی محوری زیاد، کاهش ظرفیت خمشی آنها بایستی مورد توجه قرار گیرد. ستون‌ها بایستی برای حداکثر نیرویی که در حین زلزله دریافت می‌کنند، پایدار باشند. اگر چه آیین‌نامه‌های طراحی، این نیرو را به طراح می‌دهند، ولیکن تعیین این نیرو کار ساده‌ای نیست. به عنوان یک روش دست بالا، تعیین نیروهای محوری ستون، ناشی از حداکثر ظرفیت المان‌های جاری شونده، متصل به ستون می‌تواند یک روش مناسب باشد. در حین زلزله، در کل ارتفاع سازه، بطور همزمان، مفاصل خمیری تشکیل نمی‌شوند و استفاده از این روش منجره به جواب‌های دست بالا و محافظه کارانه‌ای خواهد شد. روش دیگر، استفاده از ترکیب بارهای تشدید یافته در طراحی ستون‌ها می‌باشد. در این روش، نیروی محوری ستون، ناشی از زلزله، در ضریب Omega0 که توسط آیین‌نامه‌ها داده شده (مثلاً این مقدار برای قاب‌های خمشی برابر 3 است) ضرب می‌شود. برنامه ETABS قادر است، ترکیب بارهای تشدید یافته را بصورت داخلی برای تمام ترکیب بارها (ترکیب بارهای پیش فرض و ترکیب بارهای ساخته شده توسط طراح) ایجاد نماید. متن راهنمای برنامه:

The axial compressive and tensile strengths are checked in the absence of any applied moment and shear for the amplified seismic load combinations (AISC SEISMIC B2, D1.4a(2), ASCE 12.4.3.2).
For LRFD provisions,
(1.2 + 0.2SDS)DL ± Ω0QE
(1.2 + 0.2SDS)DL ± Ω0QE + 1.0LL
(0.9 − 0.2SDS)DL ± Ω0QE

طبق گفته راهنمای برنامه، کاربر نیازی به ساخت ترکیب بارهای تشدید یافته نداشته و بصورت داخلی توسط برنامه در حین طراحی ایجاد می‌شوند:

Those combinations involving Ω0 are internal to the program. The user does NOT need to create additional load combinations for such load combinations.

از طرفی، ضابطه AISC360-10 (و مبحث دهم) برای کنترل تیر ضعیف- ستون قوی (در قاب‌های خمشی و با شکل‌پذیری ویژه) بصورت زیر است:

 

The following relationship shall be satisfied at beam-to-column connections:
ΣMpc*/ΣMpn*>1.0
ΣMpc*=the sum of the projections of the nominal flexural strengths of the columns (including haunches where used) above and below the joint to the beam centerline with a reduction for the axial force in the column. It s permitted to determine ΣMpc* as follows:
ΣMpc* = ΣZc(Fyc − Puc/Ag) (LRFD)
Ag = gross area of column.
Fyc = specified minimum yield stress of column.
Zc = plastic section modulus of the column.
Puc = required compressive strength using LRFD load combinations, including the amplified seismic load.

 

همانطور که دیده می‌شود، مقدار Puc (نیروی محوری ستون) هم در مبحث دهم و هم AISC341 برابر با مقدار نیروی تشدید یافته در نظر گرفته شده است. ولیکن برنامه ETABS مقدار Puc را براساس ترکیب بارهای معمولی تعیین نموده و آن را تشدید یافته نمیکند. 

ساخت ترکیب بار در Etabs بدون وارد کردن به شکل دستی

اگه بخواهم ترکیب بار های خود آیین نامه بتنی انتخاب شده را استفاده بکنم و به شکل دستی ترکیب بار ها را ننویسم چه کار باید بکنم

 

در مورد ترکیب بارهای ساخته شده بصورت پیش فرض برنامه به چند نکته باید توجه داشت:
1- این ترکیب بارها شامل اثرات متعامد نیروی زلزله نمیشوند، مگر آنکه شما حالت بار طیفی تعریف نموده باشید و در بخش Loads Applied هر دو بار طیفی در جهت X و Y را اعمال نموده باشید و در بخش Directional Combination Type یکی از گزینه های SRSS یا Absolute را انتخاب نموده باشید. در حالتی که Absolute انتخاب شده باشد، بایستی در بخش ABS Scale Factor عدد 0.3 را وارد نمایید. پس بنابراین اگر بخواهید در ترکیب بارهای استاتیکی اثر زلزله متعامد زلزله را اعمال کنید، حتما باید این ترکیب بارها را ساخته و استفاده نمایید.
2- ترکیب بارهای پیش فرض برنامه فقط برای حالات بارهای استاتیکی و دینامیکی طیفی ساخته میشود و برای سایر تحلیل ها (مثل تاریخچه زمانی) باید توسط کاربر ساخته شود.
3- به آیین نامه استفاده شده دقت کنید. برخی آیین نامه های قدیمی مثل AISC89-ASD فرض میکنند که ضریب رفتار استفاده شده براساس تنش مجاز داده شده است. در آیین نامه های بتنی نیز ACI318-99 نیز به این صورت است و برای طراحی سازه های بتنی نیروی زلزله در ترکیب بارهای پیش فرض ضریبدار است. اگر از ویرایش چهارم 2800 استفاده مینمایید نباید نیروی زلزله ضریب داشته باشد (برای طراحی به روش حالات حدی یا مقاومت نهایی).

 

@AlirezaeiChannel

 

ترکیب بار های تشدید یافته و ضریب نامعینی

 

 

 

 

نکاتی در نرم افزار ETABS

نکاتی در مورد ETABS:
برنامه ETABS در صورت استفاده از آیین‌نامه AISC360-05 یا بالاتر و انتخاب نوع قاب EBF موارد زیر را برای مهاربندهای واگرا کنترل می کند:
اگر تحت ترکیب بارهای معمولی نیروی محوری ستون‌ها از 0.4 ظرفیت فشاری یا کششی آنها فراتر رود، ترکیب بارهای ویژه تشدید یافته بایستی بدون حضور لنگر خمشی و نیروی برشی و تنها تحت اثر نیروی محوری کنترل شوند(AISC SEISMIC 8.3, 4.1).
مقاطع تیرها باید فشرده لرزه‌ای باشند (AISC SEISMIC 13.2d, 8.2b, Table I-8-1). در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.
مقاومت برشی تیر پیوند باید از برش ضریبدار وارد بر آن بزرگتر باشد (AISC SEISMIC 15.2b). برنامه طراحی تیر پیوند را با استفاده از روابطی به مانند روابط مبحث دهم، کنترل می‌کند.
دوران تیر پیوند، نسبت به کل تیر دهانه بادبند واگرا از روی جابجایی نسبی طبقه (جابجایی کلی بالای ستون منهای جابجایی کلی پایین ستون) بدست می‌آید. برنامه دوران تیر پیوند را تحت بدترین ترکیب بار کنترل و گزارش می‌دهد.
تیر خارج از تیر پیوند بایستی برای 1.1Ry برابر مقاومت تیر پیوند طراحی شود (AISC SEISMIC 15.6b). برنامه این کنترل را انجام می‌دهد.
مقاطع ستون‌‌ها باید فشرده لرزه‌ای باشند (AISC SEISMIC 13.2d, 8.2b, Table I-8-1). در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.
تمام مهاربندها بایستی فشرده باشند (AISC SEISMIC 10.4a, 8.2a, AISC Table B4.1). در صورت عدم ارضای شرایط این جدول، پیام خطایی در خروجی اعلام می‌شود.
مهاربندها برای 1.25 برابر ظرفیت برشی تیر پیوند طراحی می‌شوند. ابتدا نیروی محوری مهاربند که با 1.25 ظرفیت مورد انتظار تیر پیوند است بدست می‌آید. سپس نیروی حاصل جایگزین بار زلزله در ترکیب بارها شده و با اثر بارهای ثقلی جمع می‌شوند (ASIC SEISMIC 15.6a).
در طراحی ستون‌ها باید ترکیب بار ویژه‌ای که در آن ستون‌ها باید برای 1.1Ry برابر ظرفیت برشی تیر طراحی شود در نظر گرفته شود. ضریب 1.1 برای در نظر گرفتن اثرات سخت شوندگی کرنشی است.
برای مهاربندهای همگرا، فشردگی تیرها و ستون‌ها و مهاربندها و همچنین طراحی ستون‌ها با استفاده از ترکیب بارهای تشدید یافته صورت گرفته و طراحی ظرفیتی انجام نمی‌شود.

 

منبع: کانال آقای امین قلیزاده