مش بندی دال ها و دیوارهای برشی در ایتبس : راهنمای تصویری رایگان + نکات کاربردی

بررسی مفاهیم مرتبط با مش­ بندی دال­ ها و دیوارهای برشی

پیشگفتار

تمایز مفاهیم و فرضیات مرتبط با تعاریف Shell و Membrane به­ قدری تاثیر­گذار و پر اهمیت است که در هر کجا شاهد بحث پیرامون تحلیل و طراحی دال­ ها و دیوارهای برشی هستیم، این دو خود نمایی می­ کنند. در حوزه مش بندی دال­ ها و دیوار­های بتن­ آرمه نیز بایست به این تفاوت توجه ویژه داشت.

در این مقاله خواهیم آموخت که:

  • چرا دال ها و دیوارها را مش بندی می کنیم؟
  • چگونه در نرم افزار مش بندی کنیم؟
  • ابعاد مناسب برای مش بندی چگونه باشد؟
  • فرق بین مش بندی دستی با اتوماتیک در چیست و تحت هر شرایط بهتر است از کدام استفاده کنیم؟

یادآوری و تکمیل

همانطور که قبلا در مقاله shell یا membrane گفته شد، در تعریف نرم­ افزاری Membrane، انتقال بار از روی تمام طول لبه­ های المان صورت می­ گیرد. این درحالی ­است که انتقال بارها در shell صرفاً از طریق گره­ ها صورت می­ گیرد. بنابراین مطابق شکل زیر اگر تعریف دال از نوع shell باشد، کل بار در چهار گره گوشه دال توزیع شده و عملاً تمام بار به ستون­ ها وارد می­ شود و تیرها سهمی از بار را احساس نخواهند کرد. ولی چنانچه تعریف دال از نوع membrane باشد به علت انتقال بار از روی تمام طول لبه چنین مشکلی نخواهیم داشت.

دال بدون مش بندی

دال بدون مش بندی

مثال ساده فوق بیانگر وضعیتی است که اگر تعریف دال از نوع shell باشد، لازم است تا سطح دال به تعداد مشخصی المان کوچک­تر تقسیم شود تا گوشه­ های هر یک از این المان­­ ها انتقال دهنده بار باشند. از این طریق تیر و ستون هر دو از بار سهم خواهند داشت. به این عمل اصطلاحاً مش ­بندی گفته می­ شود. برای درک بهتر به تصویر زیر توجه نمایید.

دال مش بندی شده

دال مش بندی شده

 

تذکر! می­ توان برای افزایش دقت هرچه بیشتر، تعداد چهار ضلعی­ ها را افزایش داد. ولی بایست توجه داشت که این عمل سرعت تحلیل را تا حد زیادی کاهش می­ دهد. در ادامه بحث مفصلی در خصوص ابعاد مش بندی ارائه خواهد شد.

این مطلب را از دست ندهید :  دیوار برشی فولادی

با استدلالی مشابه برای دیوارهای برشی بتن­ آرمه نیز تنها در حالتی که تعریف دیوار از نوع shell می­ باشد نیاز به مش بندی خواهیم داشت.

نحوه مش بندی دال و دیوار برشی در نرم­ افزار ایتبس :

در نسخه­ های پیشین نرم­ افزار ETABS، همچون نسخه 9.7.4، مش بندی بایست به­ صورت دستی انجام می­ گرفت. امروزه با ورود نسخه­ های جدیدتری چون 15 و 16، قابلیت مش بندی اتوماتیک به نرم­ افزار افزوده شده است. با این حال مش بندی دستی در بسیاری از مواقع هم­چنان نیاز خواهد بود. و طراح برای دیوارهای برشی و برخی دال­ های بتن­ آرمه خاص بایست از مش بندی دستی استفاده نماید. به همین منظور در این بخش نحوه مش بندی دستی را به­ صورت گام بندی شده بیان خواهیم کرد:

  • گام اول- دال یا دیوار برشی را که به­ صورت Shell تعریف شده است را انتخاب می­ کنیم.

انتخاب سطوح و مش بندی

  • گام دوم- در کادر مشخص شده از تصویر زیر، بسته به ابعادی که برای المان­ های کوچک مدنظر داریم عددگذاری خواهیم کرد. به­ طور مثال عددهای 2 و 3 در کادر زیر به معنای آن­ است که المان اصلی در راستای x به 3 قسمت و در راستای Y به دو قسمت تقسیم خواهد شد.

تعیین ابعاد مش ها

بعد از اعمال تغییرات دال به شکل زیر در خواهد آمد:

دال مش بندی شده

نحوه مش بندی دیوارهای برشی نیز دقیقاً مشابه با آن­ چیزی است که برای دال­ ها بحث کردیم و به همین دلیل از تکرار روند آن پرهیز می­ نماییم.

یک مورد رایج…

گاهاً شاهد هستیم که برخی از مهندسین دیوارهای برشی با تعریف membrane را در جهت طولی مش­ بندی می­ کنند. بحث راجع به اینکه اساساً کاربرد membrane تا چه اندازه برای دیوارهای برشی مناسب است بسیار مفصل بوده و خارج از بحث این مقاله است. در این خصوص به شما پیشنهاد می کنیم تا مقاله shell یا membrane را مطالعه کنید. ولی در هر حال نظر اساتید بر آن است که دیوارهای برشی با تعریف membrane اساساً نیازی به مش­ بندی نخواهند داشت.

این مطلب را از دست ندهید :  مقاوم سازی با اضافه نمودن دیوار برشی و یا بادبند

آیا  می توان ابعاد مشخصی برای مش بندی مناسب ارائه داد؟

 

در انتخاب ابعاد مش ها همواره 2 اصل دقت و سرعت تحلیل در نرم افزار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به این 2 اصل، نکات زیر می تواند دید مهندسی خوبی در تعیین ابعاد مش بندی به شما مهندسین عزیز منتقل کند.

  1. تعداد تقسیم بندی را به نحوی در راستای طولی و عرضی انجام دهیم که ابعاد تقسیمات انجام شده حداکثر 0.5 متر شود. همچنین بین مهندسین طراح سازه یک قانون نانوشته­ ای عرف است که برای دیوار برشی بهتر است سایز مش بندی یک چهارم تا یک ششم طول دیوار برشی باشد.
  2. در بخش­ هایی که تغییرات تنش­ ها در آن بزرگ است، بایست ابعاد به­ گونه­ ای انتخاب شوند که المان­ ها کوچک بوده و گره­ های آن بسیار نزدیک به هم باشند. دلیل این موضوع این است که تشخیص نواحی با تغییرات تنش زیاد پیش از تحلیل سازه دشوار می­ باشد.

مش بندی دستی و اتوماتیک

علی رغم افزودن قابلیت مش بندی اتوماتیک در نسخه ­های به­ روزتر نرم ­افزار، هم چنان در دیوارهای برشی و نیز دیوارهای حائل مش­ بندی بایست به­ صورت دستی انجام گیرد. ولی در دال­ ها تا حد بسیار زیادی می­ توان بر مش بندی اتوماتیک نرم­ افزار اطمینان داشت.

آیا در نسخه­ های به ­روز­تر نرم­ افزار ETABS می­ توان کلیه عملیات مش بندی دال­ ها را به گزینه اتوماتیک نرم­ افزار سپرد؟

 

پاسخ به­ طور قاطع خیر خواهد بود. به­ عنوان یک مثال می­ توان به دال­های مجوف تخت اشاره داشت که با نام­ هایی تجاری چون کوبیاکس ، یوبوت و… امروزه کاربرد وسیعی یافته­ اند. در این دال­ها توپ­ های پلاستیکی خاصی جایگزین بخشی از بتن سقف می­ شوند.

این مطلب را از دست ندهید :  جانمایی دیوار برشی در پلان سازه : بیان نکات کاملا کاربردی در طراحی

با انجام این کار سقف بسیار سبک ­تر از معمول خواهد بود ولی درعین­ حال، مقاومت آن در برابر برش یک­ طرفه و دو­ طرفه ( برش پانچ ) کاهش می­ یابد. به­ همین علت در مجاورت ستون­ ها که اثر برش پانچ بسیار شدید است طراح ملزم خواهد بود از به­ کاربردن گوی­ های پلاستیکی خودداری کند. این تفاوت در توزیع گوی­ ها و تغییراتی که در مقاومت دال پدید می­ آید، نیاز به مش بندی دستی دال را ایجاب می­ کند.

از طریق قابلیت مش بندی ­دستی، طراح، بسته به وضعیت مقاومت دال و مباحث اجرایی، اقدام به مش بندی خواهد کرد. بدیهی است تشخیص این موارد از دامنه توانایی مش بندی اتوماتیک نرم­ افزار خارج می­ باشد. علاوه بر این، عملیات دستی، همواره به­ خودی­ خود دید بهتری برای طراح ایجاد می­ کند که نبایست از آن غافل شد.

نتیجه­ گیری:

  1. در تعریف نرم­ افزاری Membrane، انتقال بار از روی تمام طول لبه­ های المان صورت می­ گیرد، این درحالی ­است که انتقال بارها در shell صرفاً از طریق گره­ ها صورت می­ گیرد. بنابراین لازم خواهد بود در مواقعی که با shell سروکار داریم حتماً از مش بندی استفاده نماییم.
  2. می­ توان برای افزایش دقت هرچه بیشتر، تعداد ­المان­ های کوچک را افزایش داد ولی بایست توجه داشت که این عمل سرعت تحلیل را تا حد زیادی کاهش می دهد. به­ بیان دیگر، دقیق بودن تحلیل و زمان لازم برای تحلیل، دو پارامتری خواهند بود که بایست در تعداد و ابعاد مش ­بندی مدنظر قرار گیرند.
  3. در نسخه­ های پیشین نرم­ افزار ETABS، مش ­بندی بایست به­ صورت دستی انجام می­ گرفت. امروزه با ورود نسخه­ های جدیدتری چون 15 و 16، قابلیت مش ­بندی اتوماتیک به نرم­ افزار افزوده شده است.
  4. علی رغم وجود قابلیت مش­ بندی اتوماتیک، طراح همچنان برای مش­ بندی دیوارهای بتن­ آرمه و برخی دال­ های خاص نیاز جدی به استفاده از مش­ دستی خواهد داشت.

منابع

  1. CSI analysis reference manual, ETABS 2015
  2. Cobiax Engineering manual issue 2010
  3. جزوه راهنمای طراحی ساختمان­های بتنی و فولادی تالیف دکتر حسین­ زاده­ اصل­
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *