کنترل دریفت در ایتبس : آموزش جامع به همراه فیلم آموزشی نحوه کنترل دریفت در سازه های بتنی

کنترل دریفت و مقایسه ی آن با مقدار مجاز دریفت، در کنار سایر کنترل ها، مانند کنترل صلبیت دیافراگم و … یکی از مهم ترین کنترل های سازه ای است. در این مقاله به بررسی مفاهیم و تعریف دریفت در سازه پرداخته و پس از بیان فرمول و نحوه محاسبه دریفت، گام به گامِ نحوه ی کنترل دریفت در ایتبس را مطابق ویرایش 4 آیین نامه 2800 انجام می دهیم.

با مطالعه کامل این مقاله قادر خواهیم بود به راحتی به سوالات زیر در مورد کنترل دریفت پاسخ دهیم :

1. تفاوت بین دریفت طبقه با نسبت دریفت در چیست؟
2. دریفت مجاز هر طبقه چقدر است؟
3. چگونه مقدار دریفت سازه خود را مشاهده کنیم؟
4. مراحل کنترل دریفت در ایتبس به چه صورت است؟
5. اگر در سازه نامنظمی پیچشی داشتیم دریفت را چطور کنترل کنیم؟

دریفت سازه چیست؟

برخی دریفت را با نسبت دریفت اشتباه می گیرند در صورتی که هر کدام از اینها کاملا با هم فرق می کنند! بنابراین قبل از این که به کنترل دریفت در ایتبس بپردازیم، اجازه دهید تا با چند تعریف آشنا شویم.

دریفت Δ : تغییر مکان نسبی هر طبقه

دریفت تغییر مکان جانبی نسبی هر طبقه است، در حالیکه نسبت دریفت تغییر مکان هر طبقه تقسیم بر ارتفاع طبقه است.

نسبت دریفت Δ/h : نسبت تغییر مکان جانبی نسبی طبقه به ارتفاع طبقه

اگر سازه از لحاظ پیچشی منظم باشد کنترل دریفت بر اساس تغییر مکان های مراکز جرم صورت می گیرد اما اگر نامنظمی پیچشی داشته باشیم این کنترل بر اساس لبه های کناری ساختمان (مطابق تصویر بالا) صورت می گیرد.

تغییر مکان جانبی نسبی طبقه :

طبق بند 3-5-1 استاندارد 2800 تغییر مکان جانبی نسبی واقعی هر طبقه، که اختلاف بین تغییر مکان های جانبی واقعی مراکز جرم کف های بالا و پایین آن طبقه است با استفاده از تحلیل غیرخطی سازه قابل محاسبه است، ولی می توان آن را با تقریب خوبی از رابطه زیر به دست آورد:

Δ_M = C_d * Δ_eu

که در این رابطه C_d ضریب بزرگنمایی تغییر مکان است که از جدول (3-4) آیین‌نامه و Δ_eu اختلاف بین تغییر مکان های جانبی در تحلیل های خطی است.

دریفت مجاز سازه :

طبق بند 3-5-2 حداکثر دریفت مجاز بدین صورت محاسبه می شود:

برای ساختمان های تا 5 طبقه:

Δ_a = 0.025h

در سایر ساختمان ها:

Δ_a = 0.02h

به عنوان مثال در ساختمان های تا 5 طبقه که ارتفاع هر طبقه 3 متر است هر طبقه حداکثر می تواند 7.5 سانتی متر جانبی نسبی داشته باشد. همینطور می توان نتیجه گرفت که برای ساختمان های بلندمرتبه تر که ارتفاع هر طبقه آنها 3 متر است، میزان دریفت مجاز 6 سانتی متر خواهد بود. چرا؟

دریفت مجاز و دریفت طبقه در سازه

طبق بند 3-5-3 آیین نامه 2800 در محاسبه تغییر مکان نسبی هر طبقه، مقدار برش پایه را می توان بدون منظور کردن محدودیت مربوط به زمان تناوب اصلی ساختمان T تعیین کرد. ولی در ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد محدودیت آن بند در مورد زمان تناوب اصلی باید رعایت شود.

بنابراین می توان نتیجه گرفت که در کنترل دریفت سازه :

ساختمان با اهمیت زیاد، متوسط، کم

تحلیلی T=T

ساختمان با اهمیت خیلی زیاد

min = تحلیلیT , تجربی1.25T

کنترل drift در etabs بصورت گام به گام:

1. ساخت الگوهای بار زلزله دریفت
2. محاسبه دریفت مجاز
3. محاسبه دریفت طبقات
4. مقایسه دریفت مجاز با دریفت طبقات و نتیجه گیری

گام1: ساخت الگوهای بار زلزله دریفت

همانطور که پیش تر گفته شد برای ساختمان های با اهمیت کم، متوسط و زیاد در کنترل دریفت می توان از زمان تناوب تحلیلی استفاده نمود. بنابراین طبق بند 3-3-3-3 ضرایب سختی ستون ها را 1 و تیرها را 0.5 وارد می کنیم.

ضرایب سختی ستون ها در تعیین زمان تناوب تحلیلی

ضرایب سختی تیرها در تعیین زمان تناوب تحلیلی

نکته: توصیه می شود که مراحل این گام را در پروژه ای دیگر به نام period انجام دهید.

سپس پروژه خود را آنالیز کرده و از مسیر display>choose tables را انتخاب کنید. بعد از این مرحله از طریق مسیر نشان داده شده در تصویر زیر modal participating mass ratios را انتخاب کنید.

تعیین زمان تناوب تحلیلی

حال می توانید زمان تناوب های تحلیلی خود را مشاهده کنید. همانطور که در تصویر زیر می بینید زمان تناوب سازه در جهت y برابر 0.905 ثانیه می باشد، زیرا بیشترین مشارکت (حدود 81%) را در ارتعاش کلی سازه دارد. با همین استدلال می توان نتیجه گرفت که زمان تناوب تحلیلی سازه در جهت x برابر 0.905 ثانیه می باشد.

زمان تناوب تحلیلی سازه در دو جهت x و y

سپس با استفاده از زمان تناوب های به دست آمده از مرحله قبل، ضریب بازتاب B را طبق بند 2-3 محاسبه کنید. از آنجایی که C=ABI/R بنابراین می توانید الگوهای بار زلزله دریفت خود را به راحتی تعریف کنید.

تعریف الگوهای بار زلزله دریفت

حال می توانید الگوهای بار زلزله دریفت خود را از طریق گزینه load pattern در ایتبس بسازید.

تعریف الگوی بار EXDRIFT در نرم افزار

فقط به این نکته توجه داشته باشید که نوع بار را از نوع seismic drift انتخاب کنید. با این کار ایتبس فقط در کنترل دریفت از این الگوهای بار استفاده خواهد کرد و در طراحی سازه از آنها استفاده نخواهد کرد.

تعریف الگوی بار EYDRIFT در نرم افزار

گام2: مقدار مجاز دریفت

از آنجایی که در این مثال پروژه ما یک ساختمان 4 طبقه بوده و از 5 طبقه کمتر است بنابراین مقدار دریفت مجاز طبق بند 3-5-2 برابر 0.025h خواهد بود.

دریفت مجاز

نسبت دریفت در سازه بتنی با سیستم قاب خمشی و تعداد طبقات تا 5 طبقه حداکثر میتواند 0.0055 باشد.

نکته: اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم ما در اینجا نسبت دریفت مجاز را کنترل کردیم!

گام3: محاسبه دریفت طبقات

کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات

پرسش- تفاوت گزینه های diaphragm center of mass displacements و diaphragm max/avg drift در کنترل دریفت چیست؟

در بحث کنترل دریفت طبقات، دو روش تقریبی و دقیق وجود دارد؛ درصورتی که از گزینه diaphragm max/avg drifts جواب بگیریم، حتما از گزینه diaphragm center of mass displacements که در واقع برای محاسبه ی دقیق دریفت مورد استفاده قرار می گیرد، نیز جواب می گیریم. (اما بدلیل زمانبر بودن کنترل به روش دقیق، همیشه نتایج مورد اول را با وجود مقداری محافظه کاری ملاک کنترل دریفت قرار می دهیم.)

نسبت نشان داده در شکل زیر نباید از 0.0055 بیشتر باشد. اگر این مقدار بیشتر از حد مجاز آن باشد به ناچار بایستی ابعاد مقاطع را افزایش دهیم تا جایی که دریفت جوابگو باشد.

مشاهده دریفت مرکز جرم طبقه، دریفت مرکز جرم تقریبا با دریفت میانگین طبقه برابر است.

نکته: اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم ما در اینجا نسبت دریفت طبقات را مشاهده کردیم.

گام4:مقایسه دریفت مجاز با دریفت طبقات و نتیجه گیری

اگر نامنظمی پیچشی داشتیم نحوه کنترل دریفت به چه صورت خواهد بود؟

طبق بند 3-5-4 در ساختمان های نامنظم پیچشی و یا نامنظم شدید پیچشی، برای محاسبه تغییر مکان نسبی هر طبقه به جای تفاوت بین تغییر مکان های جانبی مراکز جرم کف ها، باید تفاوت بین تغییر مکان های جانبی کف های بالا و پایین آن طبقه در امتداد محورهای کناری ساختمان مدنظر قرار گیرد.

بنابراین اگر در سازه نامنظمی پیچشی وجود داشته باشد (ratio>1.2) بایستی از گزینه max drift برای کنترل دریفت طبقات خود استفاده کنیم.

نتیجه‌گیری:

1. از آنجایی که مقدار avg drift ایتبس تقریبا برابر با تغییر مکان جانبی مراکز جرم کف های بالا و پایین می باشد بنابراین می توان با تقریب خوبی از این گزینه استفاده کرد.
2. در صورتیکه نامنظمی پیچشی داشته باشیم کنترل دریفت بر اساس لبه های کناری ساختمان (که قطعا دریفت بیشتری دارند) صورت می گیرد. بنابراین تحت این شرایط بایستی از گزینه max drift استفاده کنیم.

کنترل دریفت در تحلیل دینامیکی طیفی

واضح است که برای کنترل دریفت با تحلیل طیفی باید با انجام این تحلیل در نرم افزار آشنا باشید. موارد زیر راهنمایی جامعی برای یادگیری تحلیل دینامیکی طیفی در نرم افزار ایتبس می باشد.

• فیلم آموزشی تحلیل دینامیکی طیفی در ایتبس به مدت 90 دقیقه
• مقاله رایگان تحلیل دینامیکی طیفی

اگر در تحلیل طیفی همپایه سازی برش پایه های استاتیکی و دینامیکی را به صورت 85% و 90% انجام داده باشید جواب گرفتن از دریفت برایتان راحت تر خواهد شد. در ادامه به مراحل کنترل دریفت تحت زلزله های طیفی میپردازیم.

1. ابتدا الگوهای بار زلزله دریفت طیفی را بسازید. منظورمان SXDRIFT و SYDRIFT می باشد. توجه کنید scale factor اولیه یعنی AgI/Ru را برای تعریف این 2 الگوی بار وارد کنید.
2. سپس سازه را آنالیز کنید.
3. با توجه به منظمی یا نامنظمی پروژه، SXDRIFT را با EXDRIFT و SYDRIFT را با EYDRIFT همپایه کنید.
4. حال میتوانید دریفت را تحت الگوهای بار SXDRIFT و SYDRIFT مطابق مطالبی که در این مقاله گفته شد بخوانید.

فیلم آموزشی کنترل دریفت سازه در سازه های بتنی

فیلم آموزشی زیر درک بسیار عمیقی در ارتباط با کنترل دریفت در ایتبس به شما منتقل خواهد کرد:

پلان یادگیری مبحث کنترل های سازه ای

برای دسترسی راحت تر شما عزیزان به مطالب سایت، در زیر مطالب مرتبط با کنترل های سازه ای ارائه شده است.

مبحث کنترل های سازه ای

1. کنترل ضابطه 25% قاب های خمشی و 50% دیوارهای برشی
2. کنترل لرزه ای آسانسور
3. کنترل ترک خوردگی دیوار برشی
4. کنترل صلبیت دیافراگم
5. کنترل برش یک طرفه پی
6. کنترل تنش خاک زیر پی
7. کنترل برش پانچ
8. کنترل طبقه نرم
9. کنترل نامنظمی مقاومت جانبی
10. کنترل دریفت
11. کنترل تیر ضعیف ستون قوی