همان طور که می دانید در طراحی سازه اکثر ما با مشکل قرمز شدن تیر در ایتبس رو برو می شویم که باید این مشکل حل شود اما چگونه؟ آیا راه آن افزایش مقطع تیر است؟
در این مقاله کاربردی گام به گام رفع مشکل قرمز شدن تیر ها آشنا می شویم برای رفع خطاهای طراحی به مقاله رفع خطاهای پر تکرار طراحی در ایتبس مراجعه کنید.
⌛ آخرین به روز رسانی: 6 مرداد 1400
📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399
در این مقاله چه میآموزیم؟
1. علت قرمز شدن تیر ها در ایتبس:
مورد بسیار متداولی که در ساختمانهای بتن آرمه وجود دارد، قرارگیری تیرهای فرعی بر روی تیرهای اصلی است. مشکلی که طراحان در این شرایط با آن روبرو میشوند، قرمز شدن این تیرها به دلیل وجود پیچش زیاد است. در این شرایط چاره کار نه افزایش ابعاد مقطع بلکه لحاظ نمودن ضرایب اصلاح سختی پیچشی در آنها میباشد.
همانطور که در شکل مشاهده میکنید، تیرهای فرعی اتاقک آسانسور، باعث پیچش در تیر اصلی شده، بدین صورت که در تیرهای فرعی لنگر خمشی ایجاد میشود و از آنجایی که تیرهای فرعی به تیر اصلی متصل میباشند، باعث ایجاد لنگر پیچشی در تیر اصلی میشوند. (منظور از پیغام O/S وجود پیچش زیاد میباشد.)
مطابق با فلسفه اعمال ضرایب اصلاح سختی که قبلاً در مقاله ” ضرایب سختی تیر و ستون ” بررسی نمودیم، در وضعیت فعلی نیز به علت ترکهای پیچشی، درعمل تیر اصلی دوران کرده و سختی پیچشی آن کاهش مییابد؛ لذا بایست ضریبی برای اصلاح سختی پیچشی این تیرها در نظر گرفته شود.
برخلاف ضرایب اصلاح سختی خمشی تیرها و ستونها، مبحث نهم برای ضریب اصلاح سختی پیچشی، عدد مشخصی را بیان نمیکند، در عوض به صورت واضح اشاره دارد که در تحلیل سازه باید سختی پیچشی اعضای ترک خورده به نحو مناسب محاسبه و منظور گردد؛ بنابراین پروسه تشخیص ضریب اصلاح سختی پیچشی برخلاف ضریب اصلاح سختی خمشی، محاسباتی است.
دراین خصوص مبحث نهم در خلال بندهای ذیل، روش محاسبه ضریب اصلاح سختی پیچشی را بیان میکند.
2. رفع مشکل قرمز شدن تیر در ایتبس
مقدار Tu و ΦTcr از نتایج محاسبات نرم افزارهای مهندسی قابل استخراج بوده و به راحتی می توان ضریب اصلاح سختی پیچشی را با گام بندی تصویری زیر بدست آورد.
1.2 گام اول برداشت Tu و Tcr
مطابق با پیش فرض نرم افزار که سختی پیچشی آن عدد یک می باشد روند محاسبه را آغاز می نماییم. پس از طراحی اولیه مقادیر Tu و ΦTcr را با کلیک راست بر روی عضو تحت پیچش و طی مراحل زیر بدست می آوریم.
بر روی گزینه Envelope کلیک کنید. همانطور که ملاحظه می کنید در این پروژه مقدار Tu=95.2204 kN.m می باشد.
سپس به پنجره قبلی بازگردید و این بار گزینه Shear را انتخاب کنید.
همانطور که در تصویر زیر ملاحظه می کنید مقدار ΦTcr=39.2947 kN.m می باشد.
2.2 گام دوم اصلاح سختی پیچشی تیرها
اگر Tu<ΦTcr باشد نیازی به اعمال ضریب کاهش سختی پیچشی نیست. ولی اگر Tu>ΦTcr بایستی به صورت آزمون و خطا ضریبی (کمتر از 1) را هر بار در قسمت مشخص شده در پنجره زیر وارد کرد تا نهایتاً Tu و ΦTcr تقریباً برابر گردند.
آیا در تمام تیرها مجاز به کاهش ضریب سختی پیچشی تیرها هستیم؟
خیر … به طور کلی با دو نوع پیچش روبرو هستیم.
پیچش تعادلی: در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم نیست؛ بنابراین در این اعضا امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود نداشته و عضو را برای لنگر Tu طراحی میکنیم. به طور مثال زمانی که یک قاب معین یا قسمتی معین از یک سازه معین را داشته باشیم، پیچش از نوع تعادلی میباشد.
نکته: تیرهای طره پیچش از نوع تعادلی داشته، یعنی امکان باز توزیع نیرو و کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد.
پیچش همسازی: در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم میباشد؛ بنابراین در این اعضا میتوان عضو را برای لنگر 0.75Tcr طراحی کرد.
3. معرفی پلاگین ایتبس برای اصلاح خودکار سختی پیچشی تیرها
مطابق با سؤال و جواب کارگاه بتن کمیته ایرانی نرم افزار، در رابطه با پیشنهاد اعمال ضریب ترک خوردگی پیچشی برابر 0.15 که مطابق با توصیه آیین نامه آبا درگذشته بوده است اینگونه پاسخدادهشده است:
با توجه به این سؤال، اعمال ضریب 0.15 طبق آییننامه آبا درگذشته امکان پذیر نیست و در مواقعی که ممان پیچشی اسمی مقطع از لنگر پیچی آستانه بیشتر باشد (Tu>ϕTth) حتماً باید آرماتور حداقل پیچشی در آنها لحاظ شود.
مطابق با مطالب فوق، محاسبه ی ضریب کاهش پیچشی تیرها بهصورت جداگانه الزامی است. که درواقع محاسبه ی آنها بهصورت دستی زمان زیادی خواهد برد.
در ادامه با معرفی پلاگین پیچش همسازی در ETABS که توسط مهندس مرتضی باقری برنامهنویسی شده است میپردازیم که پیچش همسازی تیرها را در نرمافزار ETABS آسان و سریعتر میکند.
جهت استفاده از این پلاگین ابتدا متناسب با ورژن نرمافزار ETABS خود، پلاگین را از لینکهای زیر دانلود کرده و مطابق با شکل زیر پلاگین را برای نرمافزار تعریف کنید:
دانلود پلاگین پیچش همسازی برای ETABSv16 ورژن 1.0.1
دانلود پلاگین پیچش همسازی برای ETABSv18&19 ورژن 1.0.1
پس از اضافه کردن پلاگین به نرمافزار، میتواند از همان منوی Tools اقدام به باز کردن پلاگین کرده و آن را اجرا کنید. پس از اجرای آن پنجرهی زیر بازخواهد شد که مطابق با حساسیت پروژه ی خود میتواند آن را تنظیم کنید.
در شکل 7، 𝜑T درواقع همان ضریب کاهش مقاومت پیچش برابر با 0.75 است. درقسمت Max Step مقدار تلاش، جهت رسیدن به عدد مورد در آزمون خطا را درخواست میکند و Max Tolerance حداکثر میزان نزدیکی اعداد به یکدیگر را درخواست میکند.
در مواقعی که تیک T modifier زده باشد؛ مقدار Torsion در قسمت property modifiers یک تیر را برابر با یک قرار میدهد و خود از اول آن را محاسبه میکند.
در قسمت Load Combination در گزینه دارد که شما میتوانید با توجه نیاز خود یکی از آِن گزینهها رو انتخاب کنید.
پس از Ran کردن پلاگین نتایج به شما نمایش داده میشود که میتوانید این نتایج را به نرم افزار اکسل منتقل کرده و موارد را بررسی کنید.
مشاهده میکنید که در بسیاری از تیرها مقدار ترکخوردگی پیچش آنها یک شده است. که این نشاندهنده آن است که تیر موردنظر نیاز به ضریب ترکخوردگی پیچشی نیست و عملاً اعمال ضریب ترکخوردگی پیچشی 0.15 برای تمام تیرها را رد میکند.
در ویدیو آموزشی رایگان از مهندس مرتضی باقری، به بررسی پیچش در تیرهای بتنی و معرفی پلاگین مربوط به پیچش همسازی در تیرهای بتنی پرداخته است.
❓ با این تفاسیر در چه اعضایی امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد؟
در تیرهای طره پیچش ایجاد شده از نوع تعادلی است. به این معنی که امکان باز توزیع نیرو و کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد. بنابراین در تیرهای طره نمی توان با کاهش ضریب سختی پیچشی این موضوع را حل کرد. در این حالت باید عضو را برای لنگر Tu طراحی کرد.
4. اصلاح سختی پیچشی در قالب یک ویدئو
در ویدئو آموزشی رایگان زیر که قسمت کوتاهی از ویدئو طراحی دستی تیر بتنی و تفسیر نتایج آن در Etabs2016 می باشد، مهندس آرزو محمدی ابتدا انواع پیچش را معرفی می کند و سپس نحوه محاسبه دستی آرماتورهای طولی و عرضی پیچشی را آموزش می دهد. این فیلم آموزشی را از دست ندهید.
5. خاموت پیچشی لرزه ای
در اعضایی که تحت پیچش خالص و قابل توجهی قرار می گیرند استفاده از ۲ آرماتور U شکل به صورت وصله پوششی مطلوب نیست. دلیل این امر از بین رفتن پوشش بتن در پیچش های بزرگ می باشد که نهایتا منجر به گسیختگی پیچشی زودرس می شود. (R25.7.1.6) همانطور که ملاحظه می کنید مقطع زیر یک تیر کناری بوده که به دال متصل است و اثر پیچش در آن قابل ملاحظه می باشد.
اضافه می کنیم بنابر آیین نامه ACI استفاده از این شکل خاموت در سایر شرایط محدودیتی نداشته و فقط منظور اعضایی است که تحت پیچش قرار می گیرند (R25.7.1.7)
اما موردی که در اینجا می خواهیم به آن بپردازیم معمولا در مراجع فارسی کمتر به آن پرداخته می شود.
❓ در مقاطعی که تحت پیچش قابل توجهی قرار می گیرند، طراحی تنگ ویژه به چه صورت خواهد بود؟
تنگ ویژه، خاموتی است بسته، که در دو انتها به قلاب ویژه ختم می شود.
قلاب ویژه نیز، قلابی است با خم حداقل ۱۳۵ درجه.
همچنین تنگی که بخواهد در برابر پیچش مقاومت کند حتما بایستی به صورت تنگ بسته باشد. البته بایستی به این نکته اشاره کنیم که منظور از تنگ بسته این نیست که آرماتورهای عرضی به صورت یکسره باشد، می توان از یک آرماتور U به همراه آرماتور تک شاخه استفاده کرد که در هریک از شرایط به توضیحات بیشتری می پردازیم.
در مقطع مستطیلی زیر، با توجه به اینکه از هیچ طرفی محصور شدگی برقرار نیست؛ بنابراین قلاب انتهایی از هر دو سمت بایستی به خم حداقل ۱۳۵ درجه منتهی شود.
ولی در مقطع زیر، با توجه به اینکه دال از سمت راست به محصور شدگی کمک می کند؛ خم این سمت را می توان ۹۰ درجه گرفت.
با همین منطق می توان از خم ۹۰ درجه در هر دو انتهای تیر زیر استفاده کرد و لزومی به استفاده از خم ۱۳۵ درجه نیست!
نتیجه گیری
- نحوه اصلاح سختی خمشی و پیچشی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین نامه بتن آمریکا عملاً مشابه با یکدیگر می باشند.
- اعمال ضریب سختی خمشی و پیچشی در نرم افزار بسیار ساده و مشابه با یکدیگر می باشد، تنها تفاوت این است که “ضرایب اصلاح خمشی” توسط آیین نامه به صراحت و به صورت عددی بیان شده اند ولی برای ضریب اصلاح پیچش فرآیندی آزمون و خطایی نیاز است.
- برخلاف اینکه عموماً تصور می شود با اعمال ضرایب اصلاح سختی، جواب گرفتن از مقاطع دشوار خواهد شد، در مواردی نظیر پیچش، عکس این تصور برقرار است و با اعمال ضرایب پیچشی مناسب شرایط بهبود می یابد.
منابع
- Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
- EFFECTIVE RIGIDITY OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS IN SEISMIC ANALYSIS AND DESIGN, J.R. Pique and M. Burgos
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1399
- آیین نامه طراحی ساختمانها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
-
12
-
13
-
14
-
قرمز شدن تیر در ایتبس و اصلاح ضریب سختی پیچشی تیرهای بتنی (آپدیت 1400)
-
16
-
17
-
18
-
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
- ارسال سوال برای تولید محتوا
با سلام
برای ایتبس ۲۰۲۱ جواب نمیده
پاسخ دهید
سلام
پلاگین ارائه شده برای ایتبسهای ورژن ۱۶، ۱۸ و ۱۹ میباشد. میتوانید کنترل نهایی و پیچش را روی ورژنهای مذکور انجام دهید.
پاسخ دهید
با سلام اگر ضریب پیچشی ۰٫۱۵ اختصاص داده شود ولی تیرها برای phi*Tcr طراحی و آرماتورگذاری انجام شود، آیا روش صحیحی خواهد بود؟
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب. خیر. درصورتی که تیر نامعین باشد و پیچش آن از نوع پیچش همسازی باشد (تعادلی نباشد)، ضریب اصلاح سختی پیچشی (بر مبنای باز پخش نیروهای داخلی) بر اساس روش آزمون و خطا تعیین می شود.
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب
برای محاسبه ضریب ترک خوردگی پیچشی آیا الزامی هست که از تریب بارهای استاتیکی استفاده کنیم ؟ چون تحلیل ما بر اساس تحلیل دینامیکی طیفی هست میشه در محاسبه ضریب کاهش سختی پیچشی از ترکیب بارهای دینامیکی استفاده نمود؟
یسوال دیگه هم اینه که من در سازه برای پاگردهای پله در تراز نیم طبقه تیر طره دارم آیا بعد از محاسبه و اعمال ضریب ترک خوردگی پیچشی با پلاگین مهندس باقری ، باید این تیرهارو انتخاب کنم و ضریب ترک خوردگی پیچشی اونهارو دوباره به یک تغییر بدم ؟
و سوال آخر اینکه پلاگین مهندس باقری عزیز در سقفهای با دیافراگم نیمه صلب که بار محوری در تیرها داریم نتایج درستی نمیده ، آیا میشه گفت نتایج پلاگین برای این دیافراگم ها دست بالا تر و در جهت اطمینان بیشتری هست ؟ چون نیروی محوری ایجاد شده در تیرها ناشی از بار جانبی خاک از نوع فشاری بوده و این نیروی فشاری باعث افزایش نیروی مقاوم پیچشی تیر میشه ؟ در حالی که در حالت عادی این نیروی محوری را نداریم ؟
پاسخ دهید
سلام مهندس
۱- بر اساس ترکیب بارهایی که سازه را طراحی کردید لنگر پیچشی وارد بر مقطع محاسبه می شود و باید ضریب سختی پیچشی را با همین ترکیب بارها محاسبه کنید.
۲- بله، چونکه در این تیرها پیچش تعادلی خواهید داشت و مجاز به کاهش لنگر پیچشی نیستید.
۳- این استنباط که نیروی محوری فشاری باعث افزایش مقاومت پیچشی مقطع می شود کاملا صحیح است. جهت صحت سنجی می توانید ضریب سختی پیچشی یک نمونه تیر را در ایتبس به صورت دستی بدست بیاورید و با نتیجه بدست آمده در پلاگین مقایسه کنید.
پاسخ دهید
سلام لینک دریافت پلاگین ها غیر فعال است
پاسخ دهید
سلام مهندس
لطفا مجدد چک کنین
پاسخ دهید
موقع اجرای پلاگین در ایتبس ۲۰۱۹ یک ارور میده مشکل از چیه؟ متن ارور: conversion from string /75 to type dubles is not valid
پاسخ دهید
متاسفانه با این ارور زمان استفاده از پلاگین مواجه نشدم که بتوانم راهنمایی کنم.
پاسخ دهید
سلام وقتتون بخیر
لینک های دانلود پلاگین مشکل دارن و دانلود نمی شوند.
پاسخ دهید
سلام مهندس
با مرورگر فایرفاکس هم دانلود نشد؟
میتونین تلگرام با این شماره ارتباط بگیرین
۰۹۳۳۶۴۷۴۳۸۵
پاسخ دهید
مشکل برطرف شد
سپاس
پاسخ دهید
بسیار عالی
موفق باشین
پاسخ دهید
سلام و درود
من با ایتپس۲۰۱۹ کار میکنم. بعد از استفاده از این پلاگین فایلم دچار یک مشکلی شد . اینکه در گزینه های پنجره ی show table ، مثلا گزینه ی story forces ، در قسمت output cases ، هیچکدوم از load case ها وجود ندارند، و فقط ترکیبات بار رو نشون میده.
مشکل از چی میتونه باشه؟
پاسخ دهید
سلام.میدانیم که توزیع نیرو در سازه بر اساس میزان سختی است و اگر میزان نیروی عضو از مقاومت ترک خوردگی بیشتر شود عضو ترک خورده و سختی آن کم میشه. حال سوال این است که مگر خود نرم افزار مقاومت ترک خوردگی و نیروی عضو را محاسبه و سپس مقایسه نمیکنه تا در صورت ترک خوردگی سختی عضو را کاهش و سپس نیروی عضو را کاهش بده؟ اگر اینطوره پس چرا باید ضریب ترک خوردگی را دستی وارد نرم افزار کنیم؟
پاسخ دهید
سلام.با توجه به اینکه توزیع نیرو بر اساس میزان سختی اعضا انجام میشه و در اثر ترک خوردگی سختی کاهش پیدا میکنه و در نتیجه میزان نیروی عضو کمتر میشه و سپس بازتوزیع انجام میشه. حال چرا در مورد پیچش بازتوزیع رخ میده ولی در مورد خمش و برش انجام نمیشه
پاسخ دهید