نحوه ساخت ترکیبات بارگذاری به صورت دستی و خودکار در ایتبس (آپدیت 1400)

قطعا شما هم می دانید که برای طراحی یک سازه به ترکیب بارهای طراحی نیاز داریم. بنابراین ساخت ترکیبات بارگذاری ساختمان دقیقا قبل از مرحله طراحی می باشد اما در یک ساختمان متعارف و متداول شهری احتمال وارد شدن چه بارهایی وجود دارد؟ علت در نظرگرفتن نیروی قائم زلزله در ترکیبات بارگذاری چیست؟

در این ایبوک جامع 82 صفحه ای نحوه ساخت ترکیبات بارگذاری را به صورت گام به گام آموزش می دهیم و تمامی نکات ساخت ترکیب بار سازه بتنی، فولادی، فونداسیون و دیوار برشی را بیان خواهیم کرد.

این صفحه تنها بخش کوتاهی ازایبوک نحوه ساخت ترکیبات بارگذاری است. متن اصلی ایبوک را منطبق بر فهرست مطالب دانلود کنید.

⌛ آخرین به روز رسانی: 25 مهر 1400

📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398

مفاهیم عمومی در خصوص ترکیبات بارگذاری

بار چیست؟

منظور از بار یک نیروست، مثل نیروی وزن؛ به عنوان مثال یک لپ تاپ که روی میز قرار گرفته به دلیل وجود گرانش، که سبب ایجاد نیروی وزن می‌شود، به میز یک باری وارد می‌کند. به وزن این لپ تاپ بار ثقلی میگوییم.

ماهیت بارهای زنده و مرده ساختمان

فرض کنید می‌خواهیم یک سازه با کاربری مسکونی را طراحی کنیم. طبیعتاً برای طراحی، ابتدا باید برای بدست آوردن نیروهای وارده، سازه را تحلیل نماییم. حال سؤال اساسی این است که آیا برای این کار باید اطلاعات ساکنین، تعداد مهمان‌های احتمالی آن‌ها در آینده، وسایل و تجهیزات را از قبل دقیقاً داشته باشیم؟!  قطعاً جواب خیر است چون این کار نه منطقی بوده و نه ممکن است.

لذا محققین برای حل این مشکل از علمِ آمار و احتمالات استفاده کردند. به این صورت که به طور مثال یک جامعه آماری شامل 1000 واحد مسکونی را در نظرگرفته و تعداد ساکنین، وسایل، تجهیزات و غیره را به نسبت مساحت واحدها در بیشترین و کمترین حالت محاسبه کرده و با استفاده از روابط علم آمار و احتمالات اعدادی را به عنوان بارهای وارده با توجه به نوع کاربری ساختمان پیشنهاد داده‌اند. به عنوان مثال در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان که برگرفته از آیین‌نامه بارگذاری امریکا می‌باشد حداقل بار زنده گسترده یکنواخت برای کاربری مسکونی مقدار 200 کیلوگرم بر مترمربع می‌باشد. همچنین برای سایر کاربری‌ها و شرایط، اعداد مختص به هر یک در آیین‌نامه‌ها معرفی شده است (توجه داشته باشید که بار زنده به صورت یک نیروی ثقلی در راستای قائم و رو به پایین می‌باشد).

نکته مهم دیگری که در این رابطه حائز اهمیت می‌باشد این است که مقادیر بار زنده معرفی شده در آیین‌نامه‌ها اعدادی هستند که نزدیک به حداکثر جامعه آماری می‌باشند، نه متوسط آن؛ چرا که به دلیل عدم قطعیت بالایی که در تخمین این بارها وجود دارد و همچنین احتمال وقوع حالت حداکثر بار در طول عمر مفید سازه، بایستی طراحی سازه به گونه‌ای انجام شود که حاشیه اطمینان مناسب و کافی وجود داشته باشد. به این معنی که ممکن است بارهای زنده‌ی موجود در آیین‌نامه، تنها یک بار در طول عمر مفید سازه بر روی سازه اعمال شوند (یا حتی اصلاً رخ ندهند)، اما با توجه به اینکه احتمال رخداد آن وجود دارد، از نظر منطقی باید در طراحی سازه هم دیده شوند تا در صورت رخداد، سازه آسیبی از این بابت نبیند.

در مورد بارهای مرده برخلاف بارهای زنده این میزان از عدم قطعیت وجود نداشته و با تقریب خوبی می‌توان مقادیر بارهای مرده را محاسبه و در طراحی لحاظ نمود. خوشبختانه در نرم افزارهای طراحی سازه مانند نرم افزار Etabs این کار با دقت بالایی توسط نرم‌افزار برای المان‌های سازه‌ای محاسبه می‌شود و در مواردی همچون بار مرده سقف‌ها که شامل دیتیل‌های مختلفی می‌باشد (به عنوان مثال استفاده از سنگ یا موزاییک یا لمینت هر یک، بار مرده‌ی مختص به خود را داشته که باید پس از محاسبه، به سازه اعمال شوند)، مقادیر بار مرده اجزای مختلف سقف محاسبه و مقدار آن در نرم‌افزار اعمال می‌شود.

ترکیب بار چیست؟

ابتدا یک ساختمان مسکونی را فرض کنید که سازه این ساختمان طبیعتاً باید توانایی تحمل نیروی وزن المان‌های آن مانند تیر، ستون، دیوار، سقف، تجهیزات و…، به طور کلی بارهای مرده را داشته باشد. علاوه بر این موارد، بایستی توانایی تحمل بارهای زنده شامل افراد ساکن در آن و غیره را نیز داشته باشد. این احتمال با درصد وقوع بسیار بالایی به خصوص در کشور ما وجود دارد که در طول عمر مفید این ساختمان زلزله‌ای هم رخ دهد، لذا این ساختمان علاوه بارهای مرده و زنده‌ای که قبلاً اشاره شد بایستی بتواند در برابر بار ایجاد شده توسط نیروی زلزله نیز مقاومت کرده و حداقل، فرونریزد. در لحظه وقوع زلزله این سه بار (یعنی بار مرده + زنده + زلزله) به صورت همزمان به سازه اعمال می‌شوند لذا فلسفه وجودی ترکیب بار در طراحی، اعمال همزمان بارها به سازه و طراحی ساختمان بر اساس ایجاد یک حالت بحرانی (ترکیب بار بحرانی) در سازه می‌باشد.

علاوه براین که اعمال بارها به صورت همزمان با واقعیت موجود سازگاری بیشتری دارد حالت بحرانی در طراحی هم طبیعتاً زمانی ایجاد می‌شود که بارها به صورت همزمان به سازه اعمال شوند و نه به صورت جداگانه و تک‌به‌تک.

ضریب تشدید بار چیست؟

ضریب تشدید بار همان ضریبیست که در ساخت ترکیبات‌بار مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ لذا در روش طراحی حالت حدی نهایی بارها به صورت ضریب‌دار خواهند بود. در شکل زیر ترکیب بارهای حالت حدی مقاومت نهایی در طراحی ساختمان‌ها  مطابق بند 6-2-3-3 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 98 مشاهده می‌کنید.

دلیل این موضوع که در ترکیب‌بار ضریب بار مرده 1.2 و ضریب بار زنده 1.6 در نظرگرفته شده است مربوط به تحقیقات و پژوهش‌هایی است که محققین در زمینه‌ی بارهای وارده به سازه و با استفاده از روش‌های مختلف آماری انجام داده‌اند. با توجه به میزان عدم قطعیت در برآورد بار، ضرایب تشدید بار برای بارهای مختلف متفاوت می‌باشد. همان‌گونه که در ترکیب بار شماره 2 و 3 از شکل بالا مشاهده می‌شود ضریب بار زنده به دلیل عدم قطعیت بیشتر نسبت به بار مرده عدد بیشتری دارد.

بررسی روش‌های مختلف طراحی در ترکیبات بار

در این بخش قصد داریم به صورت مفهومی و جزئی‌تر هر یک از روش‌های طراحی مرسوم در آیین‌نامه‌ها را معرفی کرده و به تفاوت‌های آن‌ها نیز بپردازیم.

مقایسه تغییرات ترکیبات‌بار در ورژن قدیم و جدید مقررات ملی ساختمان

ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1392 برای طراحی و اجرای سازه‌های بتنی در برخی موارد منطبق بر آیین نامه بتن آمریکا و در برخی دیگر، به ضوابط آیین نامه بتن کانادا (CSA-94) شبیه است. در آیین نامه بتن آمریکا (ACI318) طراحی سازه‌ها بر اساس روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) و مشابه با آیین نامه فولاد آمریکا و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان  می‌باشد. اما  آیین‌نامه بتن کانادا (CSA-94) از روش طراحی حالت حدی نهایی برای طراحی سازه‌های بتنی استفاده می‌کند. در ادامه این فصل به صورت کامل به بررسی انواع رویکردهای طراحی خواهیم پرداخت و در رابطه با روش حالت حدی و تنش مجاز توضیحات کافی ارائه خواهد شد

در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 92 با توجه به این که مبنای طراحی سازه‌های بتنی مطابق مبحث نهم ویرایش 92 بر اساس آیین نامه کانادا درنظرگرفته است اختلافی بین ترکیبات بار سازه‌های بتنی و فولادی وجود دارد که ناشی از تفاوت نگرش طراحی سازه‌ها بر مبنای روش حالت حدی (مبحث نهم ویرایش سال 92) و روش ضرایب بار و مقاومت (مبحث دهم ویرایش سال 92) می‌باشد.

اختلاف بین ترکیبات بار سازه‌های بتنی و فولادی (مبحث ششم 92)

با توجه به این که روش طراحی در هر دو آیین‌نامه‌ی بتن (ACI318) و فولاد امریکا (AISC) بر اساس روش ضرایب بار و مقاومت (LRFD) می‌باشد، لذا ضرایب ترکیبات‌بارها برای سازه‌های بتنی و فولادی در آیین نامه‌های آمریکا یکسان بوده و این ترکیبات بار مشابه با هم می‌باشند.

با ارائه نسخه جدید مبحث نهم(ویرایش 99) و مبحث ششم مقررات ملی ساختمان(ویرایش 98)، طراحی سازه‌های بتنی و فولادی هر دو بر اساس آیین‌نامه امریکا انجام می‌گیرد که این سبب می‌شود ترکیب بارهای طراحی هر دوی آن‌ها مشابه باشد.

ترکیبات بار مطابق آیین نامه بارگذاری امریکا (بند 2.3 آیین نامه ASCE7-16)

✅ بررسی ترکیبات بار در دو روش ASD و LRFD را در می توانید در متن اصلی ایبوک مشاهده کنید.

روش گام به گام ساخت ترکیبات بارگذاری

یکی از مسائل مهم در طراحی یک سازه، تشخیص این موضوع است که از چه تعداد ترکیب بار و به چه علت استفاده کنیم، لذا به ذهن سپردن و یا رجوع به فایل‌های آماده از منابع دیگر جهت کپی کردن ترکیبات بار، قطعاً امری دقیق و مهندسی نخواهد بود زیرا احتمال اینکه ترکیب‌بارهای مورد نیاز هر پروژه با توجه به شرایط متفاومت باشند وجود داشته و عدم فهم عمیق و پایه‌ای مفاهیمِ مربوط به ساخت ترکیبات‌بار، می‌تواند منجر به رخدادن اشتباهات جبران‌ناپذیری در فرآیند طراحی سازه شود. به همین منظور در ادامه، روند گام‌به‌گام ساخت ترکیب بارهای مورد نیاز طراحی بر اساس نسخه جدید مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (ویرایش 98) به طور کامل بررسی خواهد شد.

گام اول: آشنایی با مراجع و دستورالعمل‌های ساخت ترکیبات بارگذاری

در قدم ابتدایی باید با مرجع رسمی و معتبر آیین‌نامه‌ای، جهت ساخت ترکیبات بارگذاری آشنا شویم. برای مطالعه دقیق و کامل این قسمت حتما این ایبوک جامع را بر اساس فهرست مطالب دانلود کنید.

گام دوم: آشنایی با ترکیبات بارگذاری عمومی و پایه‌ای

مبحث ششم برای روش‌‌های مختلف طراحی و همچنین بر حسب نوع اسکلت سازه‌های فولادی یا بتنی یک سری ترکیب بار عمومی و پایه‌ای معرفی کرده است.

ترکیب بارهای عمومی مربوط به طراحی ساختمان به روش ضریب بار و مقاومت

در طراحی ساختمان های متعارف (بتنی و فولادی) با استفاده از روش ضریب بار و مقاومت باید از ترکیب بارهای ذیل استفاده نمود که در بند 6-2-3-2 مبحث ششم ویرایش سال 98 به آنها اشاره شده است:

در بند 9-7-3-1 مبحث نهم (ویرایش 98) ترکیبات بارگذاری برای ساختمان‌های بتن آرمه به صورت شکل زیر معرفی شده‌اند.

گام سوم: انتخاب ترکیب بارهای طراحی موردنیاز از میان ترکیب بارهای عمومی

در میان ترکیبات بار عمومی که در گام قبلی معرفی شد بسته به نوع سازه و شرایط محیطی آن بایستی تعدادی از آن‌ها را انتخاب کرد و نیازی نیست از همه ترکیبات عمومی در طراحی استفاده گردد. به صورت کلی بررسی این موضوع که احتمال اعمال چه بارهایی به ساختمان مدنظر برای طراحی وجود دارد بخش مهم گام سوم می‌باشد.

✅ توضیحات مفصل گام سوم را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

گام چهارم: معرفی حالات بار در نرم‌افزار

به جهت رعایت برخی ضوابط موجود در آیین‌نامه لازم است تا برای برخی از بارها مثل بار زنده، حالات دیگری را نیز اضافه کرده تا این موارد نیز در طراحی مدنظر قرار گیرند. در این گام علاوه بر تشریح حالات بار زنده به معرفی وزن مؤثر لرزه‌ای و یک حالـت بار با نام Mass جهت اصلاح وزن مؤثر لرزه‌ای نیز طبق استاندارد 2800 نیز می‌پردازیم.

✅ توضیحات مفصل گام چهارم را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

گام پنجم: انتخاب ترکیبات بار مناسب با توجه به شرایط هر سازه

همان گونه که در گام سوم ذکر شد ترکیب بارهای مورد نیاز از میان ترکیبات بار عمومی و پایه‌ای انتخاب و سپس در گام چهارم حالات مختلف بارها با توجه به ضوابط آیین نامه‌ای معرفی شد. حال در این گام به بازنویسی ترکیبات بار انتخاب شده بر اساس دو گام قبلی می‌پردازیم.

ترکیبات بار انتخابی برای یک ساختمان متعارف مسکونی بتنی بدون زیرزمین مطابق با مبحث نهم ویرایش 99 به شرح زیر می‌باشد:

U1 = 1.4D

U2 = 1.2D+1.6(Live+Lred1.0+Lred0.5+Lpart)+0.5(L_r or S)

U3 = 1.2D+1.6(L_r or S)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)

U4 = 1.2D+1.0(Live+Lred1.0+Lred0.5+Lpart)+0.2S+1.0E

U5 = 0.9D+1.0E

همان گونه که مشاهده می‌شود بار باران (R) و بار باد (W) در ترکیبات بار فوق حذف شده‌اند. با حذف شدن بار باد دو عدد از ترکیب بارهایی که بار باد به عنوان بار اصلی آنها ذکر شده بود نیز حذف شده (ترکیبات بار شماره 4 و 6 از مبحث ششم ویرایش جدید) و تعداد ترکیب بارهای اصلی برای طراحی این سازه به 5 عدد رسیده‌اند.

نکته:

D بار مرده، SD سربار بار مرده (قسمت کف سازی) و Dpart بار مرده معادل دیوار (پارتیشن می باشد)

گام ششم: بسط ترکیب بارهای زلزله مطابق با ضوابط استاندارد 2800

در گام‌های 1 تا 5 به بررسی بارهای ثقلی و توضیحات مربوط به آن‌ها پرداختیم در گام ششم به معرفی بارهای ناشی از زلزله و ضوابط مربوطه به بار زلزله در استاندارد 2800 می‌پردازیم و بارهای نهایی شده در گام پنجم را بر حسب بارهای زلزله بسط و گسترش می‌دهیم. مشاهده خواهد شد که با اعمال بندها و ضوابط آیین نامه‌ای بنا به دلایل مختلف، تعداد ترکیب بارها افزایش می‌یابند.

✅ توضیحات مفصل گام ششم را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

گام هفتم: اعمال موارد خاص در ترکیبات بارگذاری

تا به اینجای کار موارد پایه‌ای در ساخت ترکیبات بار گفته شد، علاوه بر موارد ذکر شده نکات دیگری در ساخت ترکیبات ‌بار وجود دارد که نیازمند توجه بوده و تحت شرایط خاص، ممکن است سبب ایجاد تغییراتی در تعداد و ساختار ترکیبات بار شوند. این موارد عبارتند از:

• مؤلفه قائم نیروی زلزله
• ضریب نامعینی
• ضریب اضافه مقاومت به جهت اعمال نیروی زلزله تشدید یافته

در این گام بر اساس شرایط و ضوابطی که در استاندارد 2800 به آن‌ها اشاره شده است به نحوه لزوم در نظرگرفتن و تعیین ضرایب هر کدام از موارد فوق پرداخته خواهد شد.

گام هشتم: جمع بندی

به عنوان جمع‌بندی مجموع ترکیبات بار برای یک سازه بتنی به شرح ذیل می‌باشد:

مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 99

به عنوان مثال برای یک سازه بتنی در منطقه با خطرنسبی خیلی زیاد A=0.35 و ضریب اهمیت I=1 و بدون داشتن دیوار حائل در زیرزمین (بارفشارخاک) و بارخودکرنشی ترکیب بارها به شکل زیر خواهند شد:

U01=1.4(D+SD+Dpart)

U02=1.2(D+SD+Dpart)+1.6(Live+Lred1.0+Lred0.5+Lpart)+0.5(L_r)

U03=1.2(D+SD+Dpart)+1.6(Live+Lred1.0+Lred0.5+Lpart)+0.5(S)

U04=1.2(D+SD+Dpart)+1.6(L_r)+1.0(Live+0.5Lred1.0+Lred0.5+Lpart)

U05=1.2(D+SD+Dpart)+1.6(S)+1.0(Live+0.5Lred1.0+Lred0.5+Lpart)

U06=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S+1.0(⍴_x ExAll+0.3⍴_yE_y) +E_ZL

U07=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S – 1.0(⍴_x ExAll+0.3⍴_yE_y) +E_ZL

U08=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S+1.0(⍴_x ExAll – 0.3⍴_yE_y) +E_ZL

U09=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S – 1.0(⍴_x ExAll – 0.3⍴_yE_y) +E_ZL

U10=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S+1.0(⍴_y EyAll+0.3⍴_x E_x) +E_ZL

U11=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S – 1.0(⍴_y EyAll+0.3⍴_x E_x) +E_ZL

U12=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S+1.0(⍴_y EyAll – 0.3⍴_x E_x) +E_ZL

U13=1.41(D+SD+Dpart)+1.0(Live+Lred1.0+0.5Lred0.5+Lpart)+0.2S – 1.0(⍴_y EyAll – 0.3⍴_x E_x) +E_ZL

U14=0.69(D+SD+Dpart)+1.0(⍴_x E_xAll+0.3⍴_yE_y) – E_ZL

U15=0.69(D+SD+Dpart) – 1.0(⍴_x E_xAll+0.3⍴_y E_y) – E_ZL

U16=0.69(D+SD+Dpart)+1.0(⍴_x E_xAll – 0.3⍴_yE_y) – E_ZL

U17=0.69(D+SD+Dpart) – 1.0(⍴_x E_xAll – 0.3⍴_yE_y) – E_ZL

U18=0.69(D+SD+Dpart)+1.0(⍴_y E_yAll+0.3⍴_xE_x) – E_ZL

U19=0.69(D+SD+Dpart) – 1.0(⍴_y E_yAll+0.3⍴_xE_x) – E_ZL

U20=0.69(D+SD+Dpart)+1.0(⍴_y E_yAll – 0.3⍴_xE_x) – E_ZL

U21=0.69(D+SD+Dpart) – 1.0(⍴_y E_yAll – 0.3⍴_xE_x) – E_ZL

ترکیبات بار برای سازه بتنی در منطقه با خطرنسبی زیاد، متوسط و کم (A<0.35) و ضریب اهمیت I=1 و بدون داشتن دیوار حائل در زیر زمین (بار فشارخاک) و بار خود کرنشی به چه صورتی است؟

✅ توضیحات مفصل این بخش را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

ترکیب بار تحلیل دینامیکی طیفی

در صورتی که مطابق بند 3-2 استاندارد 2800 ملزم به استفاده از تحلیل دینامیکی طیفی برای سازه باشیم (در شرایطی که استفاده از تحلیل استاتیکی معادل مجاز نباشد) و یا باتوجه به تخفیف‌هایی که این استاندارد به منظور تشویق استفاده از تحلیل دینامیکی (در جهت کاهش برش پایه زلزله) برای سازه در نظرگرفته است، نیاز به تحلیل طیفی برای سازه داشته باشیم بایستی از بارهای لرزه‌ای دینامیکی (Sx, Sy) به جای بارهای لرزه‌ای استاتیکی (Ex, Ey) استفاده نماییم.

به صورت کلی روند ساخت ترکیبات بار جهت تحلیل دینامیکی مشابه با قبل بوده و تنها تعریف بارهای زلزله طیفی کمی متفاوت می‌باشد که در متن اصلی ایبوک می توانید آن را به صورت کامل مشاهده کنید.

ترکیب بار طراحی دیواربرشی

ترکیبات بار طراحی دیوار برشی مشابه با ترکیب بارهای آیین نامه ACI318-19 می‌باشد. لذا از ذکر مجدد این ترکیبات بار در این قسمت خودداری می‌گردد.

ترکیب بار جهت کنترل ترک خوردگی دیوار

نکته مهمی که در طراحی دیواربرشی وجود دارد ساخت دو ترکیب بار از نوع Envelope (پوش ترکیبات بار) بوده که به جهت کنترل ترک خوردگی دیوار استفاده می‌گردد. همان گونه که میدانید ترک خوردگی بتن در کشش اتفاق می‌افتد لذا به منظور کنترل ترک خوردگی دیوارهای برشی بایستی از ترکیب بارهایی که در کشش بحرانی هستند استفاده شود و مطابق مطالب گفته شده فلسفه ترکیب بارهای سبک لرزه‌ای برای لحاظ نمودن همین موضوع می‌باشد. بنابراین 4 ترکیب بار زیر را تعریف کرده و برای هر راستای زلزله یک ترکیب بار پوش از آن راستا خواهیم ساخت.

UCrack (1)=0. 9(D+SD+Dpart)+E_xAll

UCrack (2)=0. 9(D+SD+Dpart) – E_xAll

UCrack (3)=0. 9(D+SD+Dpart)+E_yAll

UCrack (4)=0. 9(D+SD+Dpart) – E_yAll

سپس برای کنترل ترک خوردگی دیوار در هر راستای نیروی زلزله یک ترکیب بار از نوع Envelope از ترکیب بارهای فوق در راستای X و برای ترکیب بار دیگر از پوش ترکیب بارهای راستای Y استفاده می‌کنیم (مطابق تصویر زیر).

ساخت ترکیب بار Envelope جهت کنترل ترک خوردگی در راستای X

ترکیب بار طراحی فونداسیون

انواع ترکیبات بارگذاری طراحی فونداسیون

به صورت کلی ترکیب بارهای طراحی فونداسیون در دو دسته قرار می‌گیرند:

1. ترکیبات بار طراحی سازه فونداسیون:

این ترکیب بارها شامل کنترل خمشی و کنترل برش‌های یک طرف و دوطرفه (پانچ) فونداسیون بوده و بر اساس آن مقدار آرماتورهای فونداسیون یا دال و ضخامت آن‌ها تعیین می‌گردد.

2. ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر فونداسیون:

با استفاده از این ترکیب بارها تنش وارده از طرف فونداسیون به خاک بدست آمده و حداکثر مقدار این تنش با تنش‌های مجاز خاک زیر فونداسیون که آزمایش‌های خاک بر اساس معیارهای مختلف (معیار نشست و معیارگسیختگی) بدست می‌آید کنترل می‎‌گردد.

آموزش ساخت ترکیب بار در ایتبس

در این قسمت از مقاله قصد داریم تا به موضوع ساخت ترکیبات بار در Etabs بپردازیم. نرم افزار Etabs این قابلیت را دارد تا علاوه بر ساخت ترکیبات بار به صورت دستی که در بخش‌های قبلی به آن پرداخته شد، با استفاده از مشخص کردن نوع سازه و آیین نامه مربوطه توسط کاربر، ترکیب بارهای خودکار یا به اصلاح Default را در قسمت Load Combination ایجاد کند. لازم به ذکر است که این ترکیب بارهای خودکار پس از ایجاد نیاز به تغییراتی هم خواهند داشت که به آن‌ها خواهیم پرداخت.

تنظیم پارامترهای مرتبط پیش از ساخت ترکیب بار خودکار

در این بخش قصد داریم مواردی را که در گام هفتم با عنوان اعمال موارد خاص در ترکیبات بار معرفی کردیم را به ترتیب با تنظیم پارامترهای مربوط به هرکدام از آنها به گونه‌ای اعمال کنیم که در ترکیبات بار خودکار نیز لحاظ گردند. برای این منظور بایستی مقادیر مشخصی را برای هریک از پارامترهای زیر در قسمت View/Revise Preferences در سازه‌های فولادی و بتنی اعمال نماییم:

1. پارامتر Sds (مربوط به نیروی قائم زلزله)
2. پارامتر Rho (مربوط به ضریب نامعینی)
3. پارامتر Omega0 (مربوط به ضریب اضافه مقاومت در ترکیب بارهای تشدید یافته)

✅ توضیحات مفصل این بخش را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

ترکیب بارهای خودکار در سازه‌های بتنی

مرحله اول: انتخاب آیین نامه طراحی

ابتدا با مشخص کردن آیین نامه از منوی Design بایستی شروع کنیم (مطابق تصویر زیر).

انتخاب آیین نامه طراحی برای سازه‌های بتن آرمه

در تصویر بالا مشاهده می‌شود که طراحی مربوط به یک سازه بتنی بوده و آیین نامه بتن امریکا (ACI318-14) انتخاب شده است. طبیعتاً در این مرحله اگر آیین نامه دیگری مثل آیین نامه بتن کانادا (CSA A23.3-14) انتخاب گردد ترکیبات بار طراحی ساخته شده توسط نرم افزار متفاوت خواهد بود. از این رو انتخاب نوع آیین‌نامه جهت استفاده از ترکیبات بار خودکار حائز اهمیت می‌باشد.

مرحله دوم: تعریف الگوهای بار

در مرحله بعد باید الگوهای باری را که در پروژه مورد نیاز است (مطابق به نکاتی که پیشتر به آن اشاره شد.) در نرم افزار تعریف نماییم. این کار مطابق تصویر زیر از منوی Define و قسمت Load Pattern قابل انجام می‌باشد.

تعریف الگوهای بار در سازه‌ بتنی

با توجه به شکل فوق نام هر بار را در قسمت Load تایپ کرده و سپس نوع آن را در قسمت Type انتخاب و گزینه Add New Load را می‌زنیم تا الگوی بار جدید تعریف گردد.

✅ مابقی مراحل را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

نتیجه‌گیری

1. پس از مرحله مدل سازی و وارد کردن مشخصات سازه، یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی یک سازه بارگذاری آن شامل تعریف حالات بار و ترکیبات بارگذاری می‌باشد.
2. عمده بارهای وارده به یک سازه بدون قطعیت بوده و با توجه به محاسبات و آزمایشات بر روی طیف وسیعی از سازه‌ها، مقادیری برای هر کدام از آن‌ها توسط آیین نامه‌ها پیشنهاد شده است.
3. بایستی این موضوع رو در نظر داشت که یک سازه تحت مجموعه‌ای از بارها به صورت همزمان قرار می‌گیرد، لذا جهت واقعی نمودن رفتار یک سازه و تحلیل و طراحی آن نیاز به ترکیب نمودن بارهای معرفی شده می‌باشد.
4. با توجه به نوع روش طراحی بارهای موجود در یک ترکیب بار می‌تواند بدون ضریب یا ضریبدار باشد به این صورت که در روش طراحی تنش مجاز بارها بدون ضریب بوده و در روش طراحی حالات حدی نهایی در ترکیب بارها شاهد بارهای ضریبدار خواهیم بود.
5. ضرایب در نظرگرفته شده برای هریک از بارها در ترکیب بار با توجه به درصد عدم قطعیت آن بار و بر اساس فلسفه آن ترکیب بار می‌باشد.
6. برای تعریف صحیح ترکیبات بار در نرم افزار بایستی به نوع سازه و شرایط پروژه اعم از منطقه لرزه‌خیزی، ارتفاع سازه، اجرا یا عدم اجرای دیوارحائل، لزوم در نظرگرفتن بارهای خاص مانند بارهای حرارتی، خودکرنش، باران و غیره توجه نمود.
7. جهت منظور کردن برخی ضوابط آیین نامه‌ای در طراحی سازه‌ها، گاهاً لازم است برای در نظرگرفتن این ضوابط برخی حالات بار تعریف و یا ضرایب بار اصلاح گردد. مانند در نظرگرفتن بار اصلاح جرم لرزه‌ای Mass و یا تعریف نیروی قائم زلزله.
8. جهت استفاده از روش تحلیل دینامیکی طیفی بایستی از ترکیب بارهای طیفی برای اعمال بارهای لرزه‌ای استفاده شود.

منابع

1. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1398.
2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1399.
3. آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله – استاندارد 2800 ویرایش چهارم، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
4. پایگاه دانش فنی شرکت CSI
5. سیویلرن

1. مفاهیم عمومی در خصوص ترکیبات بارگذاری

• ماهیت بارهای مرده و زنده ساختمان
• تقسیم بندی بارها
  • بارهای ثقلی
  • بارهای ناشی از طبیعت
• ترکیب بار چیست؟
• احتمال همزمانی بارها در ترکیب بار
• حاشیه اطمینان در ترکیبات بارگذاری
• ضریب تشدید بار چیست؟
• فلسفه هریک از ترکیبات بارگذاری سازه‌ها

2. بررسی روش‌های مختلف طراحی در ترکیبات بار

• مقایسه تغییرات ترکیبات‌بار در ورژن قدیم و جدید مقررات ملی ساختمان
• روش تنش مجاز
• روش حالت حدی LRFD
  • روش حالات حدی نهایی و بهره برداری
  • روش حالت حدی مقاومت نهایی

3. روش گام به گام ساخت ترکیبات بارگذاری

• گام اول: آشنایی با مراجع و دستورالعمل‌های ساخت ترکیبات بارگذاری
• گام دوم: آشنایی با ترکیب بارهای عمومی و پایه‌ای
  • ترکیب بارهای عمومی مربوط به طراحی ساختمان به روش ضریب بار و مقاومت
• گام سوم: انتخاب ترکیب بارهای طراحی موردنیاز از میان ترکیب بارهای عمومی
• گام چهارم: معرفی حالات بار در نرم‌افزار
  • انواع حالات بار زنده
    • کاهش بار زنده
    • بار تیغه بندی (پارتیشن)
    • جمع بندی حالات بار زنده
  • وزن مؤثر لرزه‌ای
  • بار Mass.
  • بار زلزله جهت کنترل دریفت سازه (Ex Drift, Ey Drift)
• گام پنجم: انتخاب ترکیبات بار مناسب با توجه به شرایط هر سازه
• گام ششم: بسط ترکیب بارهای زلزله مطابق با ضوابط استاندارد 2800
  • سازه منظم
    • برون مرکزی اتفاقی
  • اعمال نیروی زلزله در سازه‌های نامنظم
    • روش اول: انتخاب بحرانی‌ترین جهت
    • روش دوم: ترکیب نیروهای زلزله در دو جهت متعامد
•  گام هفتم: اعمال موارد خاص در ترکیبات بار
  • نیروی قائم زلزله
    • حالت اول: ساختمان در مناطق با خطر نسبی خیلی زیاد باشد.
    • حالت دوم: سازه در مناطق با خطر نسبی ((خیلی زیاد)) نباشد.
    • حالت سوم: سازه در مناطق با خطرنسبی خیلی زیاد بوده و شـامل حـداقل یکی از موارد ((ب)) تا ((ت)) بنـد 3-3-9.
    • یک ترکیب بار منحصر به فرد برای اثر نیروی قائم زلزله.
  • ضریب نامعینی
    •  اعمال ضریب نامعینی
    • ضریب اضافه مقاومت
• جمع بندی (گام هشتم)
  • مطابق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 99
• حالت‌های بارهای متفاوت در سازه‌های فولادی
  • بار مرده کف سازی Super Dead.
  • بار فرضی Notional
    • حالات بار فرضی در ترکیب بار
    • اعمال بار فرضی در ترکیبات بار
• جمع بندی ترکیبات بار سازه فولادی

4. ترکیب بار در تحلیل طیفی

• ساخت حالات بار طیفی
• ساخت ترکیب بار زلزله طیفی
• تحلیل طیفی به روش تحریک زوایا
• جمع بندی ترکیب بارهای تحلیل طیفی

5. ترکیب بارهای طراحی دیواربرشی

• ترکیب بار جهت کنترل ترک خوردگی دیوار

6. ترکیب بارهای طراحی فونداسیون

• انواع ترکیب بارهای طراحی فونداسیون
•  ترکیب بارهای طراحی سازه فونداسیون
• ترکیبات بار کنترل تنش خاک زیر فونداسیون
• نکاتی در خصوص تعریف ترکیبات بار فونداسیون در SAFE

7. چگونگی ساخت ترکیب بارهای خودکار در نرم افزارEtabs

• تنظیم پارامترهای مرتبط پیش از ساخت ترکیب بار خودکار
  • پارامتر Sds
  • پارامتر Rho
  • پارامتر OMEGA
• ترکیب بارهای خودکار در سازه‌های بتن آرمه
• ترکیب بارهای خودکار در سازه‌های فولادی

8. نتیجه‌گیری

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