ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در ایتبس : تفسیرآیین نامه + راهنمای رایگان گام به گام

در سازه­ های بتن­ آرمه تحت بارهای وارده، شاهد رخداد ترک در بتن خواهیم بود. این ترک ­ها بایست به ­نحوی مناسب در مدلسازی اعمال شوند؛ چراکه رفتار عضو و نهایتاً کل سازه دراثر این ترک­ ها با حالت بدون ترک متفاوت خواهد بود. ازجمله اعضایی که دچار ترک می شوند؛ تیر وستون ها ،”دیوارهای برشی“، دیوارهای حائل و “دال ها “هستند. در اینجا با بندهای آیین­ نامه­ ای مرتبط و نحوه اعمال ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در etabs آشنا خواهیم شد. همین طور خواهیم آموخت که چگونه در برخی موارد می توان با اعمال صحیح این ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون، به طرحی حتی سبک ­تر دست یافت.

تحلیل بندهای آیین­ نامه­ های مرتبط با ضرایب اصلاح سختی، تحت اثر ترک­ خوردگی تیر و ستون :

ازخلال بندهای مرتبط با ضرایب ترک­ خوردگی در مبحث ­نهم و استاندارد 2800، چنین برمی­ آید که دو مورد اساسی را بایست از یکدیگر تفکیک نمود:

  1. شناخت قاب­های مهارشده و قاب­های مهارنشده و اعمال ضرایب ترک­ خوردگی تیر و ستون بسته به وضعیت قاب.
  2. دقت در متمایز بودن ضرایب اصلاح در هنگام تحلیل و طراحی سازه با وضعیتی که می­خواهیم زمان تناوب سازه را تعیین نماییم.

درخصوص مهارشده یا مهارنشده بودن قاب، مبحث نهم ضرایب اصلاح متفاوتی را پیشنهاد می­ کند.

  • در قاب­ های مهارنشده سختی خمشی تیرها و ستون­ ها را به ترتیب معادل 0.35 و 0.7 برابر سختی خمشی مقطع ترک­ نخورده آنها منظور می­ نماییم.
  • در قاب­ های مهارشده سختی خمشی تیرها و ستون­ ها را به­ ترتیب معادل 0.5 و 1 برابر سختی خمشی مقطع ترک­ نخورده آنها منظور می­ نماییم.

اساساً دسته بندی مهارشده و مهارنشده برای قاب­ها بر اساس چه اصولی خواهد بود؟

معیاری که مهارشده بودن و یا مهارنشده بودن طبقه ای را مشخص می کند، شاخص پایداری طبقه است. در مقاله شاخص پایداری طبقه به صورت گام به گام روند محاسبه و کنترل آن را توضیح داده ایم و در انتها برای درک بهتر شما، مسئله ای در همین راستا برایتان حل کرده ایم.

محاسبه شاخص پایداری طبقه جهت تعیین مهارشدگی طبقات

طبقات مهار شده جانبی

با بررسی آیین­ نامه بتن آمریکا مشاهده می­ شود که اصول اعمال ضرایب ترک­ خوردگی در هر دو آیین­ نامه بسیار مشابه با یکدیگر می­ باشد. همانطور که در مبحث نهم شاهد بودیم تعریف قاب مهارشده و قاب مهارنشده در ACI نیز مطرح است. به علاوه ضرایب اعمالی نیز در هر دو آیین­ نامه با یکدیگر مشابه می­ باشند. در ادامه بخش هایی از آیین­ نامه بتن آمریکا برای مطالعه تطبیقی آورده شده است:

ضرایب سختی طبقات مهارشده طبق آیین نامه ACI

ضرایب سختی طبقات مهار نشده طبق آیین نامه ACI

ضرایب ترک خوردگی برای تیرها و ستون ها و دیوارها

دقت در متمایز بودن ضرایب اصلاح در هنگام تحلیل و طراحی سازه با وضعیتی که می­خواهیم زمان تناوب سازه را تعیین نماییم یا وضعیت سازه در هنگام کنترل زلزله بهره­ برداری؛ دومین موردی است که در این بخش به آن خواهیم پرداخت. پیش از ورود به بحث آیین­ نامه­ ای لازم است بار دیگر بصورت اجمالی فلسفه اعمال ضرایب را مرور کنیم.

این مطلب را از دست ندهید :  ضریب اصلاح سختی پیچشی تیرهای بتنی

به خاطر داریم این ضرایب تحت بارهای وارد بر سازه و به­ دلیل ترک­ خوردگی بتن اعمال می­ شوند. بدیهی­ است هرچه این بارهای وارده بزرگتر باشند اثر کاهندگی ضرایب اصلاحی نیز بایست بیشتر شود چرا که ترک خوردگی بیشتر خواهد شد.

ضرایبی که تاکنون درمورد آنها صحبت شده تحت زلزله طرح بوده­ اند؛ و از آنجایی­که در بین بارهای­ جانبی، زلزله طرح بیشترین مقدار را دارد بالطبع به نسبت سایر بارها؛ مثلا زلزله بهره برداری، اثر کاهندگی بیشتری نیز خواهند داشت.

اگر فکر میکنید اندکی گیج شده اید حتما مقاله ی مقایسه ای ” زلزله طرح و زلزله بهره برداری “ را نگاهی بیندازید.

اگر مدل سازه­ ای نرم­ افزاری برای تعیین ابعاد و آرماتورهای مقاطع بتن­ آرمه یا تعیین تغییرمکان جانبی نسبی طرح بکار­ می­ رود، بایست مطابق با آنچه تا به اینجای کار آموختیم ضرایب اصلاحی، بسته به مهارشده یا نشده بودن قاب اعمال شوند.

اما چنانچه هدف اعمال زلزله بهره­ برداری ­باشد، از آنجایی که میزان ترک خوردگی به طور قطع از زلزله طرح کمتر است، می توان ضرایب ترک خوردگی تیر وستون  را تا 1.5 برابر افزایش داد.

همچنین استاندارد 2800 زلزله برای محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان­ های بتن­ آرمه، اثر ترک­ خوردگی اعضا، در سختی خمشی آنها را به­ ترتیب برای تیرها و ستون­ ها 0.5 و 1 برابر سختی خمشی مقطع ترک­ نخورده آنها منظور می­ نماید.

ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در ایتبس :

اعمال ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در ایتبس مطابق گام­ بندی تصویری زیر می­ باشد:

  • گام اول- انتخاب مجزای تیر و ستون ها :

ستون­ ها یا تیرها را بصورت جداگانه انتخاب و از منوی تصویر زیر به قسمت اصلاح مشخصات می­ رویم.

اصلاح ضرایب سختی

  • گام دوم- اعمال ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون  با توجه به نکات قبلی :

مطابق شکل زیر پس از کلیک برروی گزینه Property modifiers، پنجره ­ی زیر نمایان می­ شود که در حالت پیش ­فرض تمامی ضرایب یک می­ باشند.

این مطلب را از دست ندهید :  ضرایب ترک خوردگی دیوار برشی : توضیحات آیین‌ نامه ای + اعمال در etabs

حال کافیست با توجه به مطالبی که آموختیم بخش ­های مرتبط را اصلاح نماییم. برای نمونه در یک قاب مهار نشده ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون به ­فرم زیر خواهد بود:

ضرایب سختی ستون

ضرایب سختی تیر

براساس تصاویر فوق مشاهده می­­ شود که با توجه به خمش دو محوره ستون، اعمال ضرایب اصلاحی حول هر دو محور خمش صورت گرفته است. در حالی­که برای تیرها صرفاً حول محور قوی (محور3) ضرایب اصلاحی اعمال می­ شوند.

اندکی بحث…

مهار­شده یا نشده درنظرگرفتن قاب­ ها و نتیجتاً اعمال ضرایب اصلاحی نظیر، یکی از موضوعاتی است که طراحان سازه نظرات گوناگونی درباره آن دارند. اهمیت این بحث زمانی جدی­ تر می­ شود که کنترل دریفت در سازه دشوار شود.

در این­ حالت ضرایب سختی اهمیت بیشتری می­ یابند و طراحان سعی خواهند داشت با استفاده از ضرایب سختی قاب­های مهارشده، جابجایی سازه را کاهش دهند.(چگونه؟) که این عمل موجب طرح سازه ای سبک تر خواهد گردید.

اساساً اتخاذ چنین روشی تا چه اندازه می­ تواند صحیح باشد؟

عدم صراحت آیین­ نامه در این­ خصوص امکان پاسخی قاطع به این پرسش را سلب می­ نماید. با این­ حال برآیند نظر اساتید و کارشناسان مطرح عمدتاً استفاده از ضرایب اصلاح متناظر با قاب­های مهارنشده می­ باشد. (0.35 برای تیرها و 0.7 برای ستون ها) و بکارگیری ضرایب اصلاح متناظر با قاب­ های مهارشده را محدود به ساختمان­ های کوتاه مرتبه با دیوارهای­ برشی بسیار سخت و کافی می دانند.

اما در پایان، در مورد پاسخ معمایی که در ابتدای مقاله، در مورد رسیدن به طرحی سبک تر، با اعمال صحیح ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون مطرح شد؛ توجه شما را به خواندن مقاله “اصلاح سختی پیچشی تیرهای بتنی ” جلب می کنیم.

این مطلب را از دست ندهید :  ضریب اصلاح سختی پیچشی تیرهای بتنی

جمع بندی :

  1. اثر ترک ­خوردگی بایست در آنالیز لرزه­ ای سازه­ ها مدنظر قرار گیرد تا از این طریق تغییرشکل­ های واقعی اعضا در محدوده غیرخطی مشخص شوند. ولی از آنجایی که اعمال ضرایب متفاوت برای هر عضو در عمل چندان کارآمد نیست، آیین­ نامه­ ها، روش­ های ساده­ تری را در اختیار ما قرار داده­ اند.
  2. نحوه اصلاح سختی خمشی و اصلاح سختی پیچشی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین­ نامه بتن آمریکا عملاً مشابه با یکدیگر می­ باشند.
  3. درخصوص مهارشده یا مهارنشده درنظر گرفتن قاب ­ها پیشنهاد می­ شود در جهت محافظه­ کاری بیشتر، قاب­ ها را مهارنشده درنظر بگیریم. یعنی از ضرایب کوچک­تر برای اصلاح سختی­ ها استفاده نماییم.

منابع :

  1. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
  2. EFFECTIVE RIGIDITY OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS IN SEISMIC ANALYSIS AND DESIGN, J.R. Pique and M. Burgos
  3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1392.
  4. آیین­ نامه طراحی ساختمان­ها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش4

پیشنهاد می کنم قسمت های بعدی این مقاله را از دست ندهید:

ضریب اصلاح سختی پیچشی تیرهای بتنی

ضرایب ترک خوردگی دیوار

ضرایب ترک خوردگی دال


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 *