طراحی مهاربند واگرا در ایتبس و به صورت دستی همراه با بیان تفاوت بادبند همگرا و واگرا

مهاربند واگرا چیست؟

قطعا شما هم تایید می کنید که مهاربند واگرا به عنوان یکی از انواع سیستم های باربر جانبی از آن بسیار زیاد استفاده می کنیم اما طراحی مهاربند واگرا به چه صورتی انجام می شود؟ نقش تیر پیوند در مهاربند واگرا چیست؟

ما در یک ویدئو 2 ساعته به طراحی مهاربند واگرا با حل 3 مثال کاربردی می پردازیم و تفاوت مهاربند همگرا و واگرا را بررسی خواهیم کرد البته تمامی این مطالب را در متن اصلی ایبوک می توانید مشاهده کنید و دیگر نیازی به نکته برداری نخواهید داشت.

⌛ آخرین به روز رسانی: 22 آذر 1402

📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1401

انواع مهاربند واگرا از لحاظ هندسه

مهاربندهای واگرا بر چهار نوع هستند که در شکل زیر نشان داده شده است.

1. مهاربند واگرا با یک عضو قطری و یک تیر پیوند (شماره 1)
2. بادبند واگرا با دو عضو قطری و دو تیر پیوند (شماره 2)
3. مهاربند واگرا با دو عضو قطری و یک تیر پیوند (شماره 3)
4. بادبند واگرا با یک عضو قطری و دو تیر پیوند (شماره 4)

تعریف مهاربند واگرا مطابق مبحث 10 مقررات ملی ساختمان

طبق بند 10-3، مبحث دهم مقررات ملی ساختمان سیستم‌های مورد بحث را اعلام می‌کند. از طرفی تعریف مهاربند واگرا که موضوع اصلی این مقاله است، بصورت زیر در آیین‌نامه بیان شده است.

اما یک سوال، فرق مهاربند واگرای معمولی و ویژه در چیست؟

به طورکلی، وقتی حرف از ویژه و معمولی پیش می‌آید، آیین‌نامه 2800 ضریبی را برای نیروی زلزله به‌عنوان ضریب رفتار (R) در نظر می‌گیرد (جدول 3-4 آیین‌نامه 2800) که این ضریب تابع نوع سیستم باربر جانبی است.

در سیستم‌های ویژه این ضریب مقدار بزرگ‌تری نسبت به سیستم‌های معمولی دارد و این باعث می‌شود نیروی زلزله‌ی وارد بر سازه (ABI/R) در سیستم‌های ویژه، نسبت به سیستم‌های معمولی کوچک‌تر شود. درنتیجه می‌توان گفت که ما در سیستم‌های ویژه یک قاب سبک‌تر و شکل‌پذیرتر نسبت به قاب معمولی داریم که رفتار انعطاف‌پذیرتری از خود در زلزله نشان می‌دهد. از طرفی ضوابط سخت‌گیرانه‌تری برای کنترل فشردگی مقاطع و طراحی اتصالات در نظر می‌گیرد تا مقطع بدون خرابی اعضا یا اتصالات، بتواند تغییرشکل‌های بیشتری را تحمل کند.

آنچه نتیجه می‌شود این است که در سیستم‌های ویژه، ما رفتار فرا ارتجاعی (رفتار خارج از ناحیه الاستیک) بیشتری از اعضا انتظار داریم. در مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1401 و همچنین استاندارد 2800، مهاربندهای واگرای معمولی حذف شده است. علت این امر را می‌توان عملکرد ضعیف مهاربند واگرای معمولی در زلزله دانست؛ زیرا از سیستم واگرا انتظار رفتاری شکل‌پذیر داریم ولی مشاهدات گذشته نشان داده که شکل‌پذیری مورد نظر در سیستم واگرای معمولی حاصل نمی‌شود.

برای روشن تر شدن این موضوع حتما یک بار این ویدئو فوق العاده را مشاهده کنید.

مزایا و معایب مهاربند واگرا (تفاوت مهاربند همگرا و واگرا)

وقتی صحبت از مزایا و معایب سیستم مهاربند واگرا می‌شود، عموماً منظور مقایسه با سیستم مهاربند همگرا یا قاب خمشی می‌باشد. ابتدا بررسی مختصری در مورد سیستم مهاربند همگرا داشته باشیم. سختی بالای سیستم (صلبیت بالایی در برابر بارهای جانبی در حالت الاستیک دارد که باعث ساده‌سازی کنترل دریفت می‌شود) و کنترل شدن تغییر مکان جانبی سازه تا حد زیاد به دلیل سختی بالا از جمله مزایای سیستم مهاربند همگرا می‌باشد. ازطرفی، ایجاد محدودیت ازنظر معماری برای ایجاد بازشو (در مهاربندهای نوع ضربدری و قطری) و قابلیت جذب و استهلاک کمتر انرژی زلزله به دلیل شکل‌پذیری پایین‌تر ازجمله معایب این سیستم‌ها می‌باشد.

✅ مزایای سیستم مهاربند واگرا

• ملاحظات معماری: امکان تعبیه بازشوها اعم از درب و پنجره
• کاهش تغییرمکان جانبی در مقایسه با سیستم قاب خمشی
• کاهش مقدار نیروی برشی و لنگر خمشی به منظور کاهش ابعاد شالوده در مقایسه با قاب خمشی: اتصالات تیر به ستون مفصل می‌باشد، درنتیجه نیرو و لنگر منتقل شده به فونداسیون کمتر است.
• کاهش اثر در ستون‌ها در مقایسه با سیستم قاب خمشی
• تعدیل سختی سازه و نامنظمی در ارتفاع
• داشتن سختی سیستم مهاربندی همگرا به همراه شکل‌پذیری و قابلیت جذب انرژی بسیار خوب سیستم قاب خمشی
• داشتن منحنی هیسترزیس پایدار و منظم با سطح زیر منحنی مناسب و درنتیجه قابلیت استهلاک انرژی خوب

❌ معایب سیستم مهاربند واگرا

• هزینه بالای اجزای این سیستم نسبت به مهاربندی همگرای ویژه: بدلیل نوع مکانیزم این سیستم، المان‌های تیر، مهاربند و ستون، شبکه خرپایی این سیستم در مقایسه با شبکه خرپایی سیستم مهاربند همگرا سنگین‌تر است. البته در برخی موارد این موضوع معکوس است و وزن سازه بدلیل شکل‌پذیری بالای مهاربند واگرا، کمتر از سیستم مهاربند همگرا بدست می‌آید.
• عدم قابلیت تعویض تیر پیوند بعد از زلزله شدید: چون بعد از زلزله شدید تیر پیوند بدلیل دوران‌های زیاد آسیب می‌بیند، امکان تعویض سریع وجود ندارد. این موضوع با کاربرد تیر پیوند قائم قابل حل است.
• به منظور فعال کردن ظرفیت استهلاک انرژی پیوندهای برشی، المان‌های سنگین قطری مورد نیاز است که این المان‌ها فقط به هنگام اعمال بارگذاری شدید زلزله بکار خواهند افتاد.
• امکان خسارت در کف ساختمان در مجاورت تیر پیوند بدلیل دوران‌های زیاد به هنگام زلزله‌های شدید وجود دارد.

اعضای مهاربند واگرا به همراه نکات اجرایی

یک قاب مهارشده با مهاربند شورون دارای 4 عضو می‌باشد که در شکل زیر آنها را مشاهده می کنید.

1.  اعضای قطری مهاربند
2. تیر پیوند
3. تیر خارج از ناحیه پیوند
4. ستون

اعضای تشکیل‌ دهنده یک قاب مهاربندی‌ شده واگرا

علت نام‌گذاری این نوع مهاربندها به اسم “مهاربند واگرا” (EBF) چیست؟

همان‌طور که از اسم این نوع مهاربندها پیداست، محور اعضای قطری آن‌ها ازلحاظ هندسی برون مرکزی محوری دارد و در یک نقطه روی تیر قطع نمی‌شوند. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1392 در رابطه با محدودیت خروج از مرکزیت که سبب تبدیل مهاربند واگرا به همگرا (شورون هفتی و هشتی) می‌شود، توضیح داده است. دربند 10-3-10-2 قسمت پ این مبحث داریم:

همان‌طور که مشاهده شد، در این بند ضابطه‌ای که سبب تمایز مهاربند واگرا و مهاربند همگرا (شورون هفتی و هشتی) می‌شود، معرفی‌شده است.

برون مرکزی مجاز مهاربندی همگرا

درواقع اگر e<d_b باشد، مهاربند از نوع شورون 8 خواهد بود و باید الزامات آیین‌نامه‌ای مربوط به شورون 8 برای آن رعایت گردد.

در مورد مهاربندهای همگرا باید به این نکته دقت شود که محل تلاقی محورهای اعضای قطری آن‌ها باید روی محور میانی جان تیر قرار گیرد (شکل زیر) که البته همان‌طور که دربند فوق هم گفته شد، آیین‌نامه برای خروج از مرکزیت یک مقدار حداقل در نظر گرفته و به‌نوعی برای عدم تلاقی محور مهاربندها در یک نقطه با محور میانی تیر، تخفیف قائل شده است. این امر باید تا حد امکان، در اجرای این مهاربندها موردتوجه قرار گیرد؛ زیرا در غیر این صورت محل تلاقی، خارج از محور تیر قرارگرفته و سبب ایجاد یک لنگر اضافی (“Ph”) ناشی از نیروی محوری تیر می‌شود و عملکرد سیستم مهاربندی را دچار مشکل می‌نماید.

نحوه صحیح اجرای مهاربند همگرا

این امر (تلاقی محورهای مهاربند بر روی محور میانی تیر) در سیستم‌های واگرا متفاوت می‌باشد؛ زیرا همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌شود، محل تلاقی محورهای مهاربند، همواره خارج از محور میانی تیر قرار می گیرد.

شکل  15- محل تلاقی محور میانی مهاربندها خارج از محور میانی تیر

این در حالی‌است که مطابق مبحث دهم ویرایش 1401، برای مهاربندهای همگرا و واگرا خروج از مرکزیت کمتر از عمق تیر می‌تواند بصورت مشروط تعریف شود و مجاز واقع شود.

اما علت اجرای مهاربند واگرا به این صورت چیست؟ کمی به شکل زیر دقت کنید، نظر شما در رابطه با عملکرد بادبند واگرا با استفاده از تیر پیوند چیست؟

عملکرد فیوز مانند تیر پیوند

رفتار مهاربند واگرا در هنگام زلزله چگونه است؟

همین ابتدای کار باید بگویم اگر حوصله خواندن متن های طولانی علمی را ندارید ویدئو بالا مخصوص شما ضبط شده است و تمامی مطالب ذکر شده در این قسمت را به صورت روان و شیوا بیان می کند. این ویدئو قسمت کوتاهی از ویدئو جامع 2 ساعته است که در رابطه با مفاهیم مهاربند واگرا یا همان مهاربند ebf می باشد و فایل قابل دانلود آن در انتهای همین صفحه وجود دارد.

هنگام وقوع زلزله در قاب‌ های مهاربندی واگرا، نیروی زلزله باید توسط اعضای این قاب مستهلک شود. در زمان استهلاک انرژی توسط یک عضو، به دلیل وقوع تغییرشکل‌ های بزرگ، عضو باید به ‌صورت انعطاف ‌پذیر طراحی شود. مهاربندهای واگرا گزینه‌ی مناسبی برای استهلاک انرژی زلزله هستند زیرا دارای انعطاف‌پذیری خوبی هستند. سختی این مهاربندها نسبت به قاب‌های خمشی بیشتر ولی نسبت به مهاربندهای همگرا کمتر می‌باشد.

برای روشن شدن مفهوم سختی و مقایسه‌ی آن بین قاب خمشی و مهاربند همگرا، سه قاب با طول دهانه و ارتفاع یکسان در نظر بگیرید. این قاب‌ها عبارت‌اند از: قاب خمشی (قاب 1) و قاب مهارشده واگرا (قاب 2) و قاب مهارشده همگرا (قاب 3).

اگر اعضای این قاب برای یک نیروی جانبی یکسان، طراحی‌ شده باشند و تحت اثر این نیروی جانبی جابه ‌جایی نسبی قاب ‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم، مشاهده می‌شود که قاب خمشی جابه ‌جایی نسبی بیشتری نسبت به دو قاب مهاربندی داشته و قاب مهاربندی واگرا جابه‌جایی بیشتری نسبت به مهاربندی همگرا دارد؛

بنابراین:

F=K∆ → K = F/∆

F₁ = F₂ = F₃ .   ∆₁ > ∆₂ > ∆₃  →  K₃ >  K₂ > K₃

توضیحات بالا نشان می‌دهد که قاب خمشی تمایل دارد با انعطاف‌پذیری بالای خود (به ‌جای سختی بالا) و قاب مهاربندی همگرا با سختی بالای خود انرژی زلزله را مستهلک نماید. مقایسه‌ی قاب مهاربندی واگرا با دو سیستم دیگر نشان می‌دهد که رفتار این سیستم، برای مقابله با نیروی زلزله ترکیبی از سختی و انعطاف ‌پذیری می‌باشد.

در قاب‌های خمشی اعضا باید طوری طراحی شوند که از حداکثر ظرفیت خمشی و برشی تیر و ستون (ظرفیت پلاستیک) استفاده شود و این اعضا اجازه دارند وارد ناحیه پلاستیک شوند. قاب‌های مهاربندی همگرا باید به‌وسیله اعضای قطری خود، سختی لازم قاب را تأمین کنند. عضو مهاربندی همگرا اگر تحت نیروی فشاری بیشتر از ظرفیت فشاری خود قرار بگیرد کمانش می‌کند و بعد از کمانش سیستم با افت سختی زیادی مواجه می‌شود و احتمال اینکه به تیر و ستون‌های قاب، آسیب‌های جدی‌ای وارد شود، زیاد می‌باشد. ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نیز به گونه است که اعضای قطری مهاربندی همگرا تا حد امکان تحت اثر نیروی فشاری کمانش نکنند و از این طریق با نیروی جانبی زلزله مقابله نمایند.

همان‌طور که قبلاً اشاره شد رفتار قاب‌های واگرا به این شکل است که تیر پیوند مشابه با فیوز سازه ای عمل نموده و وظیفه تغییر شکل و تأمین انعطاف‌پذیری قاب را به‌منظور مستهلک نمودن انرژی زلزله بر عهده دارد؛ بنابراین طراحی تیر پیوند به‌گونه‌ای است که زودتر تسلیم شود؛ پس اولین و مهم‌ترین عضو در قاب‌های با مهاربندی واگرا در استهلاک انرژی تیر پیوند است. دومین عضو اعضای قطری مهاربند هستند که باید در ناحیه الاستیک باقی بمانند و با کوتاه شدگی یا بلند شدگی خود به استهلاک انرژی زلزله کمک کنند.

ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نیز به‌گونه‌ای است که از کمانش اعضای قطری مهاربند واگرا جلوگیری شود. پیش‌تر در مقاله ” کمانش مهاربند” به طور جامع انواع کمانش مهاربند را بررسی کردیم. مورد بعدی که در استهلاک انرژی در این نوع قاب‌ها نقش دارد کرنش محوری در ستون‌های قاب می‌باشد که به دلیل نیروی فشاری اعمال‌شده از جانب اعضای مهاربند به ستون می‌باشد. در دو شکل زیر، آرایش‌های ممکن برای قاب‌های مهاربندی واگرا و تسلیم تیر پیوند در برابر بارهای جانبی نمایش داده شده است.

شکل  18- برخی آرایش‌های ممکن برای قاب‌های مهاربندی شده واگرا

شکل  19- تسلیم تیر پیوند در برابر بارهای جانبی

توجه: توصیه اکید می‌شود پیکربندی مهاربند واگرا طوری باشد که دو سر مهاربند فقط به یک تیر پیوند متصل شوند تا امکان فعال شدن هر یک از تیرهای پیوند فراهم باشد. درصورتی‌که دو انتهای مهاربند به تیر پیوند متصل باشند، اگر یکی از تیرهای پیوند جاری شود، امکان بسیج نیرو در تیر پیوند دیگر وجود نداشته و بصورت غیرفعال عمل می‌کند. ایجاد چنین پیکربندی اقتصادی نیست و توصیه نمی‌شود.

شکل 20-تیر پیوند فعال و غیرفعال

✅ ادامه توضیحات این بخش را منطبق بر فهرست دانلود در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

ترکیب سیستم مهاربند واگرا با سیستم‌های دیگر

ترکیب در پلان سازه

❓در پلان یک طبقه نمی‌توان در یک یا چند دهانه از سیستم مهاربندی واگرا استفاده کرد و به موازات آن ها در یک قاب دیگر از سیستم مهاربند همگرا استفاده کرد اما علت این موضوع چیست؟

پاسخ این سوال را در متن اصلی ایبوک داده ایم، اما برخلاف دو سیستم ذکر شده، می‌توان از ترکیب سیستم بادبند واگرا و قاب خمشی در یک‌جهت بهره برد و با توجه به آیین‌نامه 2800 هم استفاده از این ترکیب مجاز می‌باشد.

ترکیب مهاربند همگرا و واگرا در دو قاب به‌ موازات همدیگر به صورت غیرمجاز

ترکیب در ارتفاع سازه

نمی‌توان در یک دهانه از قاب در برخی از طبقات از سیستم واگرا و مابقی را سیستم همگرا استفاده کرد. برخی از طراحان این کار را به دلایل معماری انجام می‌دهند که ازنظر آیین‌نامه‌ای موردقبول نیست؛ زیرا اختلاف سختی طبقات زیاد می‌شود و نوعی ناسازگاری بین جابه‌جایی نسبی طبقات رخ می‌دهد.

استفاده ترکیبی از مهاربند واگرا و همگرا در یک قاب به صورت غیرمجاز

الزامات آیین‌نامه‌ای طراحی مهاربندهای واگرا

در این بخش قصد داریم تا با الزامات آیین‌نامه‌ای و نکات مهم طراحی مهاربندهای واگرا آشنا شویم. مسلماً قبل از ارائه مثال بصورت نرم‌افزاری و دستی، جمع‌بندی نکات آیین‌نامه‌ای از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

ظرفیت تیر پیوند

در تیر پیوند، نیروی محوری، برشی و خمشی ایجاد می‌شود. در شکل زیر، دیاگرام آزاد یک تیر پیوند نمایش داده شده است. با صرف‌نظر از تأثیر نیروی محوری و اندرکنش بین برش و خمش در تیر پیوند، مفاصل پلاستیک خمشی در دو انتهای تیر پیوند وقتی تشکیل می‌شود که لنگر دو انتهای تیر پیوند به ظرفیت لنگر پلاستیک Mp برسد. همچنین وقتی مفصل پلاستیک برشی ایجاد می‌شود که برش به Vp برسد. لنگر و برش پلاستیک با استفاده از روابط زیر محاسبه می‌شوند.

M_p =ZF_y

V_p=0.6A_w F_y

در رابطه فوق، A_w سطح مقطع جان است. برای مثال مساحت جان مقطع I شکل برابر با (d -2t_f) t_w و مساحت جان مقطع جعبه‌ای شکل برابر (d -2t_f)2 t_w می‌باشد. تشکیل همزمان مفاصل پلاستیک برشی و خمشی یک شرایط تسلیم متعادل و متوازن را ایجاد می‌کند. در چنین شرایطی با لنگرگیری حول یک گوشه از تیر پیوند، داریم:

e₀ =(2M_p )/V_p

شکل 32- جاری شدن تیر پیوند در برش و خمش

درصورتی‌که شرایط تسلیم متعادل برقرار نباشد، با تیر پیوند کوتاه یا بلند سروکار داریم. در تیر پیوند کوتاه (e<e₀)، مفصل پلاستیک برشی ایجاد می‌شود و در تیر پیوند بلند(e>e₀)، مفصل پلاستیک خمشی ایجاد می‌شود که نیروی برشی متناظر آن برابر است با:

V=(2M_p )/e

لازم بذکر است که مقدار (v_p )/2M_p طول بحرانی تیر پیوند را مشخص می‌سازد.

شکل 33- تعادل نیروها در تیر پیوند

✅ ادامه توضیحات این بخش را منطبق بر فهرست دانلود در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

مثال های طراحی مهاربند واگرا

در این بخش قصد داریم تا با طرح چند مثال کوتاه و هدفمند، با مسیر طراحی مهاربند واگرا و استفاده از بندهای آیین‌نامه‌ای آشنا شویم.

مثال 1: در یک طرح لرزه‌ای برای تیر پیوند (با رفتار برشی) قاب مهاربندی شده واگرا، مقطع قوطی شکل (ساخته شده از ورق) در نظر گرفته شده است. ارتفاع جان این قوطی 20 برابر ضخامت آن است. ابتدا بررسی کنید که آیا این مقطع از نظر فشردگی برای تیر پیوند مجاز است؟ سپس پهنای بال مقطع را چنان تعیین کنید که از نظر فشردگی لرزه‌ای مشکلی وجود نداشته باشد

(E /F_y )=830

حل:

مطابق بند آیین‌نامه، جان تیر پیوند قوطی شکل که رفتار آن برشی است، می‌تواند از نظر فشردگی با شکل‌پذیری متوسط در نظر گرفته شود. به همین منظور محدودیت زیر بررسی می‌شود (h ارتفاع جان، t ضخامت جان و b پهنای بال مقطع قوطی‌شکل است.):

h/t =20≤1/67 √(E /(R_y F_y ))=1/67× √(830 /(1/15))=44/86 OK

با بررسی عضو با شکل‌پذیری متوسط، مقطع از نظر فشردگی جان قابل قبول است. برای بررسی نسبت پهنای بال مقطع به ضخامت مقطع بایستی از محدودیت شکل‌پذیری زیاد استفاده شود. بنابراین برای فشردگی بال مقطع قوطی‌شکل داریم:

b/t≤0/55 √(E /(R_y F_y ))=0/55× √(830/(1/15))=14/77 ⇒ b≤14/77 t

علاوه‌بر محدودیت فوق، مطابق آیین‌نامه بایستی محدودیت I_y>0/67I_x نیز مورد بررسی قرار گیرد.

I_x=2((t (h+2t)³)/12)+2(bt (h+t /2)²)=(5324 t⁴ )/3 +(441bt³ )/2
I_y=2((t (b+2t )³ )/12)+2 (ht (b+t /2 )² )

حداکثر مقدار (b=14/77 t ) برای پهنای بال مقطع که به موجب آن حداکثر ممان اینرسی در جهت y تأمین خواهد شد را در نظر می‌گیریم و ناتساوی ممان اینرسی‌ها را بررسی می‌کنیم..

I_x =5031/45 t⁴
I_y =3272/ 93t⁴ → I_y<0/67 I_x

ملاحظه می‌شود که با ابعاد و مشخصات مقطع قوطی شکل مدنظر، بند ممان اینرسی آیین‌نامه نمی‌تواند ارضا شود. بنابراین نمی‌توان پهنای بال را طوری تعیین کرد که فشردگی لرزه‌ای مقطع تأمین شود و بندهای آیین‌نامه هم رعایت شود. در نتیجه نیازمند تغییر در مشخصات مقطع هستیم.

✅ برای مطالعه مثال های بیشتر در این خصوص به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

نکات نرم‌افزاری مهاربند واگرا

با در نظر گرفتن یک قاب دو دهانه از یک سازه فولادی که در آن از سیستم مهاربند واگرا استفاده شده‌است، به بررسی نحوه مدلسازی، تنظیمات مربوط به مهاربندهای واگرا و نتایج حاصل از طراحی در نرم‌افزار ETABS می‌پردازیم.

مدل‌سازی مهاربندهای واگرا

در نوار ابزار فوقانی با انتخاب (e│ev) ، پنجره Set Elevation View ظاهر می‌شود که در آن می‌توان محور موردنظر را انتخاب نمود. در این حالت سازه در موقعیت نمای جانبی محور مربوطه قرار می‌گیرد. با انتخاب آیکون Quick Draw Braces(Plan,Elev,3D) از نوار ابزار کناری یا مسیر Draw > Draw Beam/Column/Brace Objects > Quick Draw Beam/Column/Brace Objects(Plan,Elev,3D) پنجره‌ای به شکل زیر ظاهر می‌شود.

شکل  67- تعیین خصوصیات و خروج از مرکزیت مهاربند واگرا

نوع مقطع و نوع اتصال انتهای مهاربند (مفصلیPinned : یا گیردار: Continuous) تعیین می‌شوند. با انتخاب نوع مهاربند گزینه‌های دیگری ظاهر می‌شوند که در آن مقادیر مربوط به خروج از مرکزیت از مرکز (تیر پیوند در وسط باشد)، خروج از مرکزیت از چپ (تیر پیوند در سمت چپ انتهایی) و خروج از مرکزیت از راست (تیر پیوند در سمت راست انتهایی) وارد می‌شوند. در نهایت با کلیک بر روی هر دهانه، مهاربند مورد نظر ترسیم می‌گردد. در شکل زیر نمونه‌ای از مهاربند شورون هفت و مهاربند قطری ترسیم شده‌اند.

Eccen Back : مهاربند قطری که از راست به چپ ترسیم می‌شود.

Eccen Forward : مهاربند قطری که از چپ به راست ترسیم می‌شود.

Inverted V : مهاربند شورون هشتی

V: مهاربند شورون هفتی

X : مهاربند ضربدری که در این مقاله مورد بحث نمی‌باشد.

شکل  68- نحوه ترسیم مهاربند واگرا

یک روش دیگر به منظور ترسیم دستی انواع دیگر مهاربندهای واگرا وجود دارد که در آن بایستی پیش از ترسیم، المان موردنظر را از مسیرFrames  Edit > Edit frames > Divide به چند قسمت تقسیم نمود. در گزینه اول می‌توان با وارد نمودن یک عدد مشخص، المان را به آن تعداد قسمت مساوی تقسیم نمود. برای مثال با وارد نمودن عدد 3، المان به 3 بخش مساوی تقسیم می‌شود. گزینه دوم المان را از نقطه انتخابی کاربر به دو قسمت تقسیم می‌کند و گزینه آخر المان را از محل تقاطع آن با خط راهنما (grid line) ترسیمی، دو قسمت می‌کند. پس از انجام ترسیمات مربوطه بایستی المان‌های جداشده را انتخاب کرده و از مسیر Frames  Edit > Edit frames > Join آن را به یک المان واحد تبدیل نمود.

شکل  69- نحوه تقسیم تیر

از مسیر Draw > Draw Beam/Column/Brace Objects > Draw Beam/Column/Brace (Plan, Elv, 3D)  پنجره‌ای ظاهر می‌شود که  تنظیماتی نظیر نوع مهاربند و خروج از مرکزیت‌ها در آن وجود ندارد و تنها با انتخاب نوع مقطع و نوع اتصال بایستی به ترسیم دستی مهاربند واگرا پرداخت.

✅ برای مطالعه تنظیمات پیش از طراحی مهاربند واگرا و تنظیمات اختصاصی مهاربند واگرا به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

تحلیل و طراحی مهاربند واگرا

ضوابط لرزه‌ای مربوط به قاب‌های واگرا بایستی برای تیرها و ستون‌های واقع در دهانه مهاربندی واگرا و مهاربندها کنترل گردد. با انتخاب آیین‌نامه آمریکا که مبحث دهم مقررات ملی ساختمان نیز بر این اساس نوشته شده است، برنامه ایتبس قادر است کنترل‌های نام برده و کنترل‌های مربوط به دوران تیر پیوند را انجام دهد.

▪️ کنترل ستون‌ها تحت بار زلزله تشدید یافته: مقاومت فشاری و کششی ستون‌های کناری دهانه مهاربند واگرا، تحت ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته که توسط نرم افزار ایجاد شده‌اند، بدون حضور لنگرهای خمشی و نیروی برشی به صورت خودکار توسط نرم‌افزار کنترل می‌گردند.

▪️ کنترل شکل‌پذیری المان‌های دهانه مهاربندی واگرا: تیرها و ستون‌ها در دهانه مهاربندی واگرا با ضوابط فشرده لرزه‌ای با شکل‌پذیری زیاد کنترل می‌شوند. در صورتی‌که نسبت پهنا به ضخامت مقطع مناسب نباشد، پیغام خطا در گزارش‌ها دریافت می‌شود.

▪️ کنترل مقاومت برشی، خمشی، طول و دوران تیر پیوند: پس از تحلیل و طراحی کامل، می‌توان کفایت خمشی و برشی تیر پیوند را تحت ترکیبات بار گوناگون مورد بررسی قرار داد.

▪️ کنترل تیر، ستون و مهاربندی‌های خارج از ناحیه پیوند: این کنترل‌ها بطور خودکار در برنامه ایتبس و با جایگزینی یک نیروی جدید بجای نیروی زلزله در ترکیبات بارها انجام می‌پذیرد که در ادامه به طور کامل شرح داده خواهد شد.

خارج نمودن گره‌های اتصال مهاربند از دیافراگم

با توجه به پیشنهاد نرم‌افزار، به منظور صحت نتایج و لحاظ نمودن نیروی محوری در تیرهای دهانه مهاربند واگرا، بایستی یکی از گره‌های ستون‌های دهانه مهاربندی را از دیافراگم خارج نمود. این امر با انتخاب نقطه مربوطه از مسیر Assign > Joint > Diaphragms > Disconnect انجام می‌پذیرد.

شکل  70- خارج نمودن گره اتصال مهاربند از دیافراگم

✅ادامه مراحل تحلیل و طراحی مهاربند واگرا در ایتبس را مطابق آخرین ویرایش مبحث دهم و توضیحات سایر بخش ها را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

منابع:

1. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (ویرایش 1401)
2. آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله‌ها (استاندارد 2800)، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، ویرایش 4
3. طراحی کاربردی سازه‌های فولادی، محسن گرامی، 1401
4. تحلیل و طراحی سازه‌های فولادی با تأکید بر روش‌های حالات حدی، هاشمی، علیرضایی و احمدی، 1395
5. طراحی سازه‌های فولادی به روش حالات حدی (جلد پنجم)، ازهری، عموشاهی، میرباقری، 1396
6. طراحی حرفه‌ای سازه‌های فولادی، زیر ذره‌بین سری عمران، آهنگر، تجلی و حبیب‌نیا، 1397
7. مهاربندهای واگرا، اکبرپور و قمری، 1396
8. Seismic provisions for structural steel buildings, AISC341-22

• پاسخ غیرارتجاعی و کاهش نیروهای طراحی
• اهمیت ضریب شکل‌پذیری
• ضریب رفتار سازه و عوامل مؤثر بر آن
• مروری بر رفتار سیستم‌های مهاربندی واگرا
  • انواع مهاربندهای همگرا و واگرا از نظر هندسه
  • مقدمه‌ای بر حضور سیستم مهاربند واگرا در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان
  • مزایا و معایب مهاربند واگرا
  • اعضای مهاربند واگرا
  • رفتار مهاربند واگرا و مکانیزم پلاستیک
  • رفتار تیر پیوند
  • بررسی اجمالی رفتار مهاربندهای همگرا جهت شناخت تفاوت‌ها و مزیت‌های مهاربند واگرا
    • مهاربندهای ضربدری
    • مهاربندهای شورون 7 و 8 شکل
  • مهاربندهای K شکل
  • ترکیب سیستم مهاربندی واگرا با سیستم‌های دیگر
    • ترکیب در پلان سازه
    • ترکیب در ارتفاع سازه
  • سختی در قاب‌های مهاربندی شده واگرا
  • توزیع نیرو در قاب‌های مهاربندی شده واگرا
• الزامات آیین‌نامه‌ای طراحی مهاربندهای واگرا
  • ظرفیت تیر پیوند
  • طبقه‌بندی تیر پیوند
  • تعیین طول و ابعاد تیر پیوند
  • دوران تیر پیوند
  • تأثیر نیروی محوری
  • تأثیر دال بتنی بر روی تیر پیوند
  • مقاومت برشی تیر پیوند
  • محدودیت‌های تیر پیوند
  • سخت‌کننده‌های عرضی تیر پیوند
    • سخت‌کننده‌های تیر پیوند I شکل
    • سخت‌کننده‌های تیر پیوند قوطی شکل
    • اتصال سخت‌کننده‌ها به بال و جان تیر پیوند
  • مهار جانبی تیر پیوند
  • تیر خارج از تیر پیوند و مهاربند قطری
  • ستون‌ها در قاب مهاربندی شده واگرا
  • اتصالات در قاب مهاربندی شده واگرا
  • مقایسه اجمالی تیر پیوند کوتاه و بلند
• استفاده از مهاربندهای کمانش‌تاب در قاب‌های مهاربندی‌شده واگرا
• مهاربندهای واگرا با تیر پیوند قابل تعویض
• مهاربند واگرا با لینک برشی قائم
• قاب‌های مهاربندی‌شده واگرای مرکب
• مثال‌های طراحی مهاربند واگرا
• نکات نرم‌افزاری مهاربند واگرا
  • مدل‌سازی مهاربندهای واگرا
  • تنظیمات پیش از طراحی مهاربندهای واگرا
  • تنظیمات اختصاصی مهاربندهای واگرا
  • تحلیل و طراحی
  • خارج نمودن گره‌های اتصال مهاربند از دیافراگم
  • نحوه کنترل مقاومت برشی و خمشی تیر پیوند
  • نحوه کنترل دوران و طول تیر پیوند
  • کنترل تیر، ستون و مهاربندی‌های خارج از ناحیه پیوند
  • تیپ‌بندی مهاربندها
• پرسش و پاسخ
• نتیجه گیری

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب