کنترل دریفت در ایتبس؛ مرحله به مرحله بررسی دریفت سازه بتنی به همراه ویدئو آموزشی رایگان

همانطور که می دانید هر سازه ای پس از طراحی یک سری کنترل های سازه ای را باید طی کند که یکی از این کنترل ها، کنترل دریفت سازه است اما چند سوال دریفت آیا مجاز سازه همان تغییر مکان جانبی نسبی طبقه است؟ چگونه دریفت سازه خود را مشاهده کنیم؟ اگر در سازه نامنظمی پیچشی داشتیم دریفت را چطور کنترل کنیم؟

در این مقاله جامع ابتدا 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.

در انتهای همین مقاله ویدئو رایگان 23 دقیقه ای قرار داده شده که دریفت سازه بتنی را بررسی می کند برای درک بهتر مطالب این مفاله حتما یک بار این ویدئو را مشاهده کنید.

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

دریفت Δ : تغییر مکان نسبی هر طبقه

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

تفاوت دریفت با نسبت دریفت

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 دریفت 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 دریفت در ایتبس 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

 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.

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

تعریف الگوی بار EXdrift در ایتبس

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 ایتبس

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.

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

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

گام3: محاسبه دریفت طبقات

کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات

 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.

 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. مقاله رایگان تحلیل دینامیکی طیفی راهنمای جامعی برای یادگیری این تحلیل در نرم افزار ایتبس می باشد.

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 می پردازیم.

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.

 کنترل دریفت سازه در سازه های بتنی

فیلم آموزشی زیر درک خوبی در ارتباط با کنترل دریفت سازه در ایتبس به شما خواهد داد برای تسلط کامل روی این کنترل سازه ای حداقل یک بار ویدئو آموزشی رایگان زیر را مشاهده کنید.

کاربردهای خروجی های Displacement در ایتبس برای کنترلهای سازه

منابع:

آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله(استاندارد 2800 ویرایش 4)

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا