شاید در ابتدای امر بارگذاری خرپشته مسئله سادهای به نظر برسد اما در هنگام مدلسازی و طراحی سازه در ایتبس نکات خاص خود را دارد که برای طراحی صحیح سازه حتماً باید لحاظ گردد لذا در این مقاله سعی شده است به آنچه طراح سازه برای طراحی و بارگذاری خرپشته نیازمند است پرداخته شود.
⌛ آخرین بهروزرسانی: 20 تیر 1400
📕 تغییرات بهروزرسانی: بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1398
در این مقاله چه میآموزید؟
1. مفهوم وزن موثر لرزه ای
طبق بند 3-3-1-1 استاندارد 2800 ویرایش چهارم، وزن مؤثر لرزهای شامل مجموع بارهای مرده و وزن تأسیسات ثابت و وزن دیوارهای تقسیمکننده بهاضافهی درصدی از بار زنده تخفیف نیافته و بار برف میباشد. طبق جدول 3-1 استاندارد 2800 با توجه به اینکه خرپشته جزء بامها محسوب میشود لذا درصد بارهای زنده و برف شرکتکننده در وزن مؤثر لرزهای برابر 20% میباشد بنابراین داریم:
( بار زنده بام یا بار برف) 0.2 + وزن دیوارهای تقسیمکننده + وزن تأسیسات ثابت + بار مرده = وزن مؤثر لرزهای خرپشته
2. مدلسازی و طراحی خرپشته در ایتبس
در رابطه با مدلسازی و طراحی خرپشته دو حالت کلی وجود دارد که به آنها میپردازیم.
1- حالت اول: وزن مؤثر لرزهای خرپشته بیشتر از 25 درصد وزن لرزهای بام باشد.
2- حالت دوم: وزن مؤثر لرزهای خرپشته کمتر از 25 درصد وزن لرزهای بام باشد.
1.2. وزن مؤثر لرزهای خرپشته بیشتر از 25 درصد وزن لرزهای بام باشد
در این حالت خرپشته یک طبقه مجزا محسوب میشود لذا صرفنظر از نوع تحلیل سازه (استاتیکی یا دینامیکی) و نوع سازه (بتنی یا فلزی) خرپشته باید در ایتبس مدلسازی شود و نیروی زلزله استاتیکی تا تراز سقف خرپشته توزیع شود.
الف) مدلسازی خرپشته در ایتبس: خرپشته را بهعنوان یک طبقه مجزا در ایتبس مدلسازی میکنیم.

شکل 1. مدلسازی المانهای خرپشته در ایتبس
ب) تنظیمات توزیع نیروی زلزله استاتیکی تا تراز خرپشته: از مسیر زیر تنظیمات مربوط به توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت X و Y را انجام میدهیم.
نکته مهم: لازم به ذکر است که برای محاسبه ضریب نیروی زلزله استاتیکی ارتفاع خرپشته را در محاسبه زمان تناوب در نظر میگیریم.

شکل 2. توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت X تا تراز خرپشته

شکل 3. توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت Y تا تراز خرپشته
ج) بارگذاری المانهای خرپشته: بارگذاری بام، دیوارهای تقسیمکننده و بار Mass خرپشته را به ترتیب زیر اعمال میکنیم.
1- بارگذاری بام خرپشته:
1-1- بار مرده بام خرپشته: با توجه به اینکه نوع سقف را تیرچه و بلوک در نظر گرفتهایم لذا بار مرده واحد سطح آن را برابر 450 کیلوگرم بر مترمربع فرض میکنیم. بام خرپشته را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار مرده را اعمال میکنیم.

شکل 4. اعمال بار مرده بام خرپشته
2-1- بار زنده بام خرپشته: طبق جدول 6-5-1 مبحث ششم مقررات ملی ویرایش 1398، بار زنده بام برابر با 150 کیلوگرم بر مترمربع میباشد. بام خرپشته را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار زنده بام را اعمال میکنیم.

شکل 5. اعمال بار زنده بام خرپشته
3-1- بار برف بام خرپشته: طبق محاسبات فصل هفتم مبحث ششم مقررات ملی ویرایش 1398، بار برف برای بام ساختمانهای مسکونی در شهر تهران با فرض اینکه بام نه برفگیر است و نه برفریز لذا مقدار آن برابر است با:
Pr=Is Cn Ch Cs Ps=1×1×1×1×1.5=1.5 KN/m2 =150 kg/m2
Cn: ضریب برفگیری
Cs: ضریب شیب
Ch: ضریب شرایط دمایی
Is: ضریب اهمیت بار برف
Ps: بار برف مبنا
بام خرپشته را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار برف بام را اعمال میکنیم.

شکل 6. اعمال بار برف بام خرپشته
2- بارگذاری دیوارهای پیرامونی خرپشته:
وزن واحد طول دیوار خرپشته را 600 کیلوگرم بر متر در نظر میگیریم. تیرهای زیر خرپشته در تراز بام را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار مرده دیوار خرپشته را اعمال میکنیم.

شکل 7. اعمال بار خطی دیوار تقسیمکننده خرپشته

شکل 8. اعمال بار خطی Mass تیرهای تراز خرپشته
3- بارگذاری بار Mass خرپشته:
نصف وزن دیوار زیر تیرهای تراز خرپشته را بهعنوان بار Mass به تیرهای تراز خرپشته اعمال میکنیم. تیرهای تراز خرپشته را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار Mass خرپشته را اعمال میکنیم.
2.2. وزن مؤثر لرزهای خرپشته کمتر از 25 درصد وزن لرزهای بام باشد
در این حالت با دو رویکرد مواجه هستیم.
الف) خرپشته در ایتبس مدلسازی نشود
1- تنظیمات توزیع نیروی زلزله استاتیکی تا تراز بام: از مسیر زیر تنظیمات مربوط به توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت X و Y را انجام میدهیم.
نکته مهم: لازم به ذکر است که برای محاسبه ضریب نیروی زلزله استاتیکی ارتفاع خرپشته را در محاسبه زمان تناوب در نظر نمیگیریم.

شکل 9. توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت X تا تراز بام

شکل 10. توزیع نیروی زلزله استاتیکی جهت Y تا تراز بام
2- اعمال وزن مؤثر لرزهای خرپشته به بام سازه
در این حالت باید وزن طبقه خرپشته را بهصورت نقطهای و خطی به طبقه بام اعمال کنیم؛ که قاعدتاً توزیع بار تا تراز بام خواهد بود از طرفی وزن لرزهای خرپشته بهصورت بارهای مرده، زنده بام و برف به تراز بام اعمال میکنیم زیرا در این صورت وزن خرپشته در وزن لرزهای ایتبس و همچنین در بارگذاری جهت تحلیل مدل هم آورده میشود اگر بخواهیم وزن خرپشته بهصورت Mass به تراز بام اعمال کنیم وزن لرزهای خرپشته در وزن لرزهای مدل اعمال میشود اما به دلیل اینکه در ترکیبات بارگذاری بار Mass وجود ندارد لذا وزن خرپشته در بارگذاری دیده نمیشود بنابراین توصیه میشود که وزن خرپشته به صورتی که توضیح داده شد به تراز بام اعمال شود
الف) بار مرده سقف خرپشته:
کیلوگرم 1856=4/(450*(6.6*2.5) =4/(مساحت بام* بار مرده واحد سطح بام)=بار مرده سقف خرپشته بهصورت نقطهای
نقاط پای ستون خرپشته در تراز بام را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار مرده سقف خرپشته را بهصورت نقطهای اعمال میکنیم

شکل 11. اعمال بار مرده سقف خرپشته بهصورت نقطهای
ب) بار زنده سقف خرپشته:
کیلوگرم 619 =4/(150*(6.6*2.5) =4/(مساحت بام* بار زنده واحد سطح بام)=بار زنده سقف خرپشته بهصورت نقطهای
نقاط پای ستون خرپشته در تراز بام را انتخاب کرده و سپس از مسیر زیر بار زنده سقف خرپشته را بهصورت نقطهای اعمال میکنیم

شکل 12. اعمال بار زنده سقف خرپشته بهصورت نقطهای
پ) بار برف سقف خرپشته:
کیلوگرم 619 =4/(150*(6.6*2.5) =4/(مساحت بام* بار زنده واحد سطح بام)=بار برف سقف خرپشته بهصورت نقطهای
نقاط پای ستون خرپشته در تراز بام را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار زنده سقف خرپشته را بهصورت نقطهای اعمال میکنیم

شکل 13. اعمال بار زنده برف سقف خرپشته بهصورت نقطهای
ت) بار مرده دیوار پیرامونی:
کیلوگرم بر متر 600 =3*200 =(ارتفاع دیوار* بار مرده واحد سطح دیوار پیرامونی)=بار مرده دیوار پیرامونی خرپشته بهصورت خطی
تیرهای زیر خرپشته در تراز بام را انتخاب کرده سپس از مسیر زیر بار مرده خطی دیوار خرپشته را اعمال میکنیم.

شکل 14 اعمال وزن دیوار خرپشته بهصورت خطی
ب) خرپشته در ایتبس مدلسازی شود
برخی از طراحان معتقدند بهتر است در جهت اطمینان خرپشته مدلسازی شود و در تعریف نیروی زلزله در قسمت top story آخرین طبقه (طبقه خرپشته) انتخاب شود تا تیرها و ستونهای خرپشته نیز تحت نیروی زلزله ارزیابی شوند که در این حالت دقیقاً مانند روشی که وزن لرزهای خرپشته بیشتر از 25 درصد وزن لرزهای بام باشد عمل میکنیم با این تفاوت که در محاسبه ضریب نیروی زلزله استاتیکی در بحث زمان تناوب ارتفاع خرپشته را در نظر نمیگیریم.
نکته مهم در بحث وزن مؤثر لرزهای خرپشته کمتر از 25 درصد وزن لرزهای بام:
توصیه میشود که صرفنظر از سیستم باربر جانبی سازه، نوع سازه (بتنی یا فلزی) و نوع تحلیل سازه (استاتیکی یا دینامیکی) حتماً خرپشته در ایتبس مدلسازی شود؛ زیرا هرچه مدلسازی به واقعیت نزدیکتر باشد طراحی سازه صحیحتر خواهد شد بنابراین حتی در سازههای فلزی که از سیستم مهاربندی و تحلیل دینامیکی استفادهشده باشد و امکان تعبیه سیستم مقاوم جانبی در خرپشته وجود نداشته باشد نیز میتوان خرپشته را مدل نمود زیرا درصورتیکه تیرهای خرپشته دو سر مفصل باشند در این صورت ستونهای خرپشته بهعنوان سیستم کنسولی عمل میکنند و لنگر خمشی ناشی از بار جانبی در پای ستونهای خرپشته ایجاد میشود که به همین طریق پایداری خرپشته نیز حفظ میشود.
حال برای مرور مقاله و برای درک بهتر نکته ذکر شده میتوانید این ویدئو آموزشی را که از دوره های آموزشی سبزسازه تهیه شده است مشاهده کنید.
نتیجهگیری
در بحث مدلسازی خرپشته در ایتبس اکثر طراحان معتقد هستند که خرپشته در ایتبس مدل شود تا طراحی سازه به واقعیت نزدیکتر باشد اما این عقیده و نظر نیز وجود دارد که بیان میکند در مواردی که سازه فلزی دارای سیستم مهاربندی و نوع تحلیلی سازه دینامیکی باشد ایتبس در تحلیل سازه برای خرپشته دچار اشکال میشود و تحلیل عملاً با واقعیت ناسازگار خواهد بود. لذا در این مقاله سعی شده است که تمامی حالات ممکن بارگذاری خرپشته برای مهندسین عزیز آورده شود.
منابع
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
- 42
- 43
- 44
- بارگذاری خرپشته؛ آموزش گام به گام مدلسازی خرپشته در ایتبس
- 46
- 47
- 48
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
- ارسال سوال برای تولید محتوا
با سلام و خسته نباشید، در قسمت نتیجهگیری گفتید اگر که سازه فلزی دارای سیستم مهاربندی و نوع تحلیلی سازه دینامیکی باشد ایتبس در تحلیل سازه برای خرپشته دچار اشکال میشود و تحلیل عملاً با واقعیت ناسازگار خواهد منظورتون این هست ک مقاطع over design تر طراحی میشن یا کلا طراحی دچار ایراد میشه و پیام ارور در طراحی میده؟ و اینکه تو این حالت راهکار چه هست؟ و بالاخره چه باید کرد؟
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب. در تحلیل دینامیکی مودهای اول تحلیل به تغییرشکل خرپشته ای که مهار جانبی ندارد اختصاص می یابد که علت آن سختی بسیار کمتر خرپشته نسبت به طبقات پایین می باشد. در این حالت تحلیل دینامیکی کاملاً اشتباه بوده، در واقع دوره تناوبی که از این تحلیل بدست آید از نظر طراحی مردود است. توصیه می شود سختی خرپشته را یا از طریق افزایش ابعاد ستون ها و یا از طریق ادامه ی سیستم لرزه بر (مهاربند یا دیوار برشی) به خرپشته افزایش دهید تا جرم خرپشته به صورت مجزا در مدهای اول فعال نشود. در تحلیل و طراحی سازه ها به این نکته توجه داشته باشید که حتی الامکان در مود های اول سازه، خرپشته به صورت مجزا از مابقی طبقات تحریک نشده باشد.
پاسخ دهید
با سلام
سیستم باربر جانبی بنده سیستم دوگانه قاب خمشی و دیوار برشی می باشد، زمانی که خرپشته را در ایتبس مدل سازی میکنم، مقدار ratio در کنترل پیچش تنها برای خرپشته بیشتر از ۱٫۲ در می آید ولی برای طبقات دیگه مشکل پیچش ندارم، الان بهترین کار چی هست؟ خرپشته را در ایتبس مدل سازی نکنم؟
پاسخ دهید
سلام اگر وزن خرپشته کمتر از ۲۵درصد وزن بام باشد نیاز به این کنترل نیست در غیر اینصورت باید کنترل شود و میتوانید با تغییر مقاطع حتی پیچش رو کاهش دهید.
پاسخ دهید
سلام وقتتون بخیر
هنگامی که خرپشته مدلسازی می شود ولی مساحت آن کمتر از ۲۵ درصد بام می باشد آیا نباید اعمال بارهای آن روی بام از نوع Mass باشد؟؟
پاسخ دهید
سلام مهندس
اگر مدلسازی می شود بستگی به این دارد که آیا برای زلزله هم طراحی میشود یعنی top story سقف خرپشته است یا نه ، اگر هست پس لزومی ندارد بار massدر نظر بگیریم اما اگر نیست باید بارخرپشته به صورت massبیاید بر روی تکیه گاههای خرپشته
پاسخ دهید
باسلام وعرض تبریک سال نو خورشیدی خدمت شما مهندسین گرامی؛ مطالبتون بسیارعالی وارزنده هست؛واقعاٌ شماها ادای دین کرده و زکات علمتان را پرداخت کردید؛امید است که من هم به نوبه خودم قدرشناس زحمتتان باشم وبهره کافی راببرم.سپاس
پاسخ دهید
سلام خدمت شما مهندس عزیز و عرض تبریک سال نو.
سپاس از لطفی که به ما دارید و ما رو با نظرات خوبتون دلگرم می کنید.
امیدواریم باز هم مطالبی باشد که برای شما مفید واقع شود.
ماندگار باشید،یاحق.
پاسخ دهید
سلام و عرض خسته نباشید و تشکر از مطالب مفیدی که قرار می دهید.
در رابطه با بارگذاری خرپشته طبق توضییحات خوب شما زمانی که خرپشته مدلسازی می شود ما بار مرده و زنده بام را به سقف خرپشته و بار دیوار آن را به تیرهای زیرین اختصاص می دهیم ولی چون تراز لرزه ای تا بام هست به دلیل اینکه وزن خرپشته در محاسبه بار لرزه ای منظور نمی شود ما معادل این بارها را به صورت با Mass به چهارستون اطراف اختصاص می دهیم تا وزن آن به وزن بام اضافه شود و در محاسبه بار لرزه ای منظور شود ولی سوال اینجا پیش میاد که زمانی که خرپشته را مدل نمی کنیم خب اگر بیایم همزمان بار مرده و زنده سقف خرپشته را به چهارستون اطراف به صورت بار مرده و زنده اختصاص بدهیم خب مگر این بار جزئی از بار بام در نرم افزار محاسبه نمیشه و در محاسبه بار سقف بام موقع محاسبه طراحی بار لرزه ای شرکت نمیکنه؟ پس چرا باید مجددا بار Mass هم اختصاص بدهیم؟
پاسخ دهید
با سلام
به لینک زیر مراجعه شود:
https://sabzsaze.com/mass-source-load/
پاسخ دهید
سلام
خسته نباشید
تو دوره اموزشی اسکلت بتنی گفتید بار مرده(مجموع کف سازی بام+دال بتنی+وزن ستون و تیر با ابعاد فرضی)
ولی اینجا بار مرده فقط بار سقف تیرچه بلوک حساب کردید !
کدوم رو به عنوان وزن موثر با (۰٫۲ بار زنده) به ۴گوشه بام بدیم ؟
پاسخ دهید
با سلام
روشی که در دوره آموزشی گفته شده صحیح تر است. البته توجه داشته باشید نرم افزار ایتبس نصف وزن المان های مدلسازی شده ستون و دیوار را به تراز فوقانی و نصف دیگر به تراز تحتانی می دهد و این موضوع ارتباطی به تراز لرزه ای ندارد. بنابراین اگربخواهید به صورت دستی وزن را محاسبه کنید در این صورت باید نصف وزن ستون های خرپشته را در نظر بگیرید و با بار مرده سقف و تیرها جمع کنید و به صورت بار Mass به تراز بام اضافه کنید. کاری که مدرس کردند و تمام وزن ستون را در نظر گرفتند در جهت اطمینان بوده است.
همچنین در بام بار برف مشارکت لرزه ای دارد و باید بار مرده را با ۲۰ درصد بار برف محاسبه و به عنوان بار Mass به تراز بام اعمال کنید.
پاسخ دهید
با عرض سلام و خسته نباشید به گروه سبز سازه💎
بسیار عالی ، جامع و درجه یک
تقریبا در مورد هر موضوعی که برام پیش میاد سبز سازه بسیار جامع و کامل به اون پاسخ داده
درود بر شما❤❤
پاسخ دهید
سلام مهندس، ممنون از لطف و محبت شما، موفق باشید🌺
پاسخ دهید
با سلام
آیا میتوان در تحلیل استاتیکی، خرپشته را ترسیم و بارگذاری ثقلی کنیم ولی محدوده بار زلزله را از بیس تا روف تعیین کنیم و بار زلزله را به خرپشته ندهیم؟؟آیا اینکار در روند تحلیل خطا ایجاد میکند؟
باتشکر.
پاسخ دهید
سلام مهندس
طبق بند ۳-۳-۶ تبصره) استاندارد ۲۸۰۰، اگر وزن خرپشته کمتر از ۲۵ درصد بام باشد به عنوان بخشی از بام در نظر گرفته می شود. به همین جهت می توانید هنگام تعریف زلزله های استاتیکی در قسمت Top Story تراز بام را انتخاب کنید که موجب می شود زلزله استاتیکی به تراز خرپشته وارد نشود که در این حالت باید وزن خرپشته را در تراز بام با الگوی بار Mass اعمال کنید. البته عدم اعمال نیروی زلزله به خرپشته در تحلیل استاتیکی و سبک شدن تیر و ستون آن جای سوال و ابهام دارد. گرچه خرپشته جزئی از بام محسوب می شود ولی به عنوان یک جز باید در مقابل نیروی زلزله کنترل شود بنابراین توصیه می شود در صورت انجام تحلیل استاتیکی تراز اعمال زلزله (Top Story) بر روی خرپشته قرار گیرد.
پاسخ دهید
باسلام وعرض ادب وخداقوت
۲تا سوال داشتم
۱-چرا در تعیین وزن لرزه ای خرپشته نصف دیوارهای زیرکف خرپشته رو درنظر نمی گیریم (درمورد دیوارهای غیر تیغه ای داخل کف طبقات نیز این سوالو دارم)
۲-درتحلیل طیفی این روش درسته که بارمرده وزنده کف خرپشته رو به ۴ستون اطراف اعمال کنیم وخرپشته رو مدل نکنیم
باتشکر
پاسخ دهید
سلام مهندس
۱- اگر منظورتون این است که تراز لرزه ای را روی خرپشته قرار داده باشیم آیا باید اصلاح لرزه ای انجام شود؟
در این صورت باید نصف وزن دیوارهای خرپشته به تراز روی خرپشته تحت الگوی بار Mass اعمال شود.
اما اگر تراز لرزه ای را روی بام قرار داده باشید:
در این صورت وزن دیوارهای خرپشته باید تحت الگوی بار DL روی تیرهای زیرین اعمال شود. همچنین نصف وزن دیوارهای بام تحت الگوی بار Mass به ترار روی خود اعمال شود.
در مورد تیغه های داخلی هم باید نصف وزن دیوارهای پارتیشن طبقه بام را به طبقه خرپشته اعمال کنید. مثلا اگر در طبقه بام وزن دیوارهای پارتیشن ۱۰۰ کیلوگرم بر مترمربع محاسبه شده باشد باید نصف این وزن، یعنی ۵۰ کیلوگرم بر مترمربع در طبقه خرپشته وارد شود.
۲- برخی مهندسین در تحلیل دینامیکی خرپشته را مدل نمی کنند به این دلیل که مودهای اول تحلیل به تغییرشکل خرپشته ای که مهار جانبی ندارد اختصاص می بابد که کاملا منطقی است و البته تحلیل دینامیکی هم کاملاً اشتباه است. در واقع دوره تناوبی که از این تحلیل بدست آید از نظر طراحی مردود می باشد. وقتی شما برای طبقه ای (مثلاً خرپشته) مهار جانبی (مهاربند) در نظر نمی گیرید، طبیعتاً سختی آن بسیار ناچیز بوده و در تحلیل طیفی مود اول در جایی که سختی کمتری داشته باشد متمرکز می شود.
در واقع هدف از مدلسازی خرپشته، ایجاد و شبیه سازی شرایط واقعی می باشد. وقتی میتوانیم شرایط مرزی المانها را براحتی توسط نرمافزار با دقت مدلسازی کنیم عدم مدلسازی بخشی از سازه شاید چندان جالب نباشد. همچنین عدم مدلسازی خرپشته کار صحیحی نخواهد بود چون ستون های طبقه خرپشته با بام اندرکنش دارند و لنگر مبادله می کنند که در صورت عدم مدلسازی این لنگر در نظر گرفته نمی شود.
پاسخ دهید
درود بر شما مطالب بسیار روان و مفید
پاسخ دهید
سلام جناب مهندس خیلی ممنون از حسن توجه شما
پیشنهاد می کنم به شهر یادگیری سبزسازه هم سر بزنید.
پاسخ دهید