صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس با کمک اکسل همراه با بررسی فرمول زمان تناوب تجربی

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس با کمک اکسل همراه با بررسی فرمول زمان تناوب تجربی

کنترل زمان تناوب سازه به عنوان یکی از کنترل های سازه ای که در همان ابتدای کار طراحی سازه با آن مواجه می شویم دارای اهمیت بالایی است اما تفاوت زمان تناوب تجربی و تحلیلی در چیست؟ کدام زمان تناوب را باید به سازه اعمال کنیم؟

در این مقاله جامع و کاربردی ابتدا مفهوم زمان تناوب سازه را بیان خواهیم کرد و سپس آن را در ایتبس و با کمک اکسل کنترل خواهیم کرد.

 

در این مقاله چه می آموزیم؟

 

زمان تناوب سازه

قبل از شناخت زمان تناوب سازه بهتر است به صورت خلاصه با مفهوم تراز پایه ساختمان آشنا شویم البته شما می توانید مفهوم تراز پایه ساختمان را در مقاله کاربردی تراز پایه ساختمان مطالعه کنید.

طبق تعریف استاندارد 2800 تراز پایه به مکانی اطلاق می شود که در هنگام زلزله از آن تراز به پایین اختلاف حرکتی بین ساختمان و زمین وجود نداشته باشد.

 زمان تناوب سازه دقیقا چیست؟

به مدت زمان یک رفت و برگشت کامل سازه موقع زلزله زمان تناوب میگوییم.

 

زمان تناوب یا زمان پریود سازه چیست؟

 زمان تناوب سازه را چگونه محاسبه کنیم؟

زمان تناوب اصلی سازه با توجه به روابطی که قبلا در علم فیزیک آموختیم به دست می آید. طبق فرمول تصویر بالا زمان تناوب سازه به جرم سازه و سختی سازه وابسته است. پس کافی است جرم و سختی سازه را محاسبه کرده تا زمان تناوب سازه را به دست آوریم.

اما آیا محاسبه جرم و سختی یک سازه به همین راحتی است که میگوییم؟! برای محاسبه زمان تناوب سازه با 2 مشکل اساسی روبرو هستیم.

  1. مشکل اول این است که به سادگی نمیتوان جرم یک سازه و سختی آن را به طور دقیق به دست آورد. حتی با استفاده از نرم افزارهای قدرتمندی همچون etabs و sap
  2. مشکل دوم در نظر نگرفتن سختی اجزای غیرسازه ای توسط نرم افزار است. چیزی که ما در نرم افزار مدلسازی می کنیم فقط اسکلت ساختمان است. در صورتیکه اجزاء غیرسازه ای نیز سختی سازه را افزایش می دهند.

برای حل این مشکلات ویرایش چهارم آیین نامه ۲۸۰۰  دو زمان تناوب را برای محاسبین معرفی نموده است. اولین مورد زمان تناوب تجربی سازه و دومین مورد زمان تناوب تحلیلی سازه می باشد. زمان تناوب تجربی همانطور که از اسمش پیداست از یک سری روابط تجربی به دست می آید (مطابق بند 3-3-3 ویرایش چهارم استاندارد 2800) و زمان تناوب تحلیلی عدد دقیق تری است که از تحلیل سازه به دست می آید اما چون در قبل از مرحله تحلیل سازه اطلاعاتی در مورد زمان تناوب سازه محاسباتی خود نداریم، آیین نامه برای شروع کار زمان تناوب تجربی را به مهندسین معرفی می کندکه به ارتفاع و نوع سیستم باربر جانبی سازه بستگی دارد.

در واقع مهندس محاسب با فرض زیر که تبصره بند 3-3-3-1 آیین نامه 2800 ویرایش 4 می باشد، مدلسازی و آنالیز را در نرم افزارهای تحلیل سازه انجام می دهد:

۱٫۲۵ * زمان تناوب تجربی < زمان تناوب تحلیلی

 اگر فرض ما غلط باشد چه اتفاقی در روند طراحی می افتد؟

اگر زمان تناوب مورد استفاده در محاسبات اولیه ساختمان که ۱٫۲۵ برابر زمان تناوب تجربی می باشد، بزرگتر از زمان تناوب تحلیلی باشد؛ در این صورت چون زمان تناوب با ضریب بازتاب ساختمان رابطه عکس داشته و از سوی دیگر ضریب بازتاب ساختمان با ضریب زلزله رابطه مستقیم داشته و ضریب زلزله نیز با برش پایه کل ساختمان رابطه مستقیم دارد، بنابراین…

 

ارتباط بین زمان تناوب با برش پایه کل ساختمان

 

در نهایت می توان گفت که اگر مقدار زمان تناوب سازه بیشتر از مقدار واقعی آن درنظر گرفته شود، این بدین معنی است که برش پایه را کمتر از مقدار واقعی آن در نظر گرفته ایم. یعنی به زبان ساده سازه را دست پایین طراحی کرده ایم.

زمان تناوب تجربی سازه

با توجه به بند 3-3-3-1 آیین نامه 2800 بر اساس نوع سیستمی که داریم زمان تناوب سازه تعیین می شود که در این جا به صورت خلاصه فرمول تمامی موارد ذکر شده در این بند آیین نامه را در یک جدول ذکر کرده ایم.

 

فرمول زمان تناوب تجربی سازه

 

 برای سیستم های قاب خمشی در صورتیکه جداگرهای میاقابی مانعی برای حرکت قاب شوند زمان تناوب تجربی را در عدد 0.8 ضرب می کنیم.

طبق فرمول های استاندارد 2800 در صورتیکه جداگرهای میانقابی مانعی برای حرکت قاب ایجاد کنند زمان تناوب تجربی را باید 20 درصد کاهش داد. یا همانطور که گفتیم زمان تناوب تجربی را باید در عدد 0.8 ضرب کرد اما دلیل این موضوع چیست؟

دلیل این موضوع این است که در صورتیکه این جداگرها به قاب چسبیده باشند باعث افزایش سختی سازه می شوند. به فرمول محاسبه زمان تناوب مجددا توجه کنید: T=2π√ m/k

همانطور که میبینید T با K نسبت عکس دارد. بنابراین متوجه میشویم که استاندارد 2800 با کاهش زمان تناوب تجربی این موضوع را در نظر گرفته است.

 

اثر میان قاب بر زمان تناوب سازه

البته میتوان با نبشی کشی مناسب و ایجاد فاصله به کمک مصالح نرم مانند یونولیت از اتصال بین قاب و میانقاب جلوگیری کرد. در این صورت نیازی به کاهش 20 درصدی زمان تناوب تجربی نیست.

بررسی زمان تناوب سازه در قالب یک ویدئو

اگر تا به اینجای کار متوجه مفهوم زمان تناوب سازه و ضوابط آن نشده اید حتما یک بار ویدئو رایگان و کاربردی که در این قسمت قرار داده شده را مشاهده کنید. در این ویدئو آموزشی دوره تناوب ساختمان های متعارف و غیر متعارف را تعیین خواهیم کرد و همین طور مکان تراز پایه ساختمان را به شما نشان خواهیم داد.

 

گام به گام نحوه کنترل زمان تناوب سازه

همانطوری که گفتیم ابتدا با فرض اینکه ۱٫۲۵ برابر زمان تناوب تجربی از زمان تناوب تحلیلی سازه کمتر است آنالیز را انجام می دهیم.

سپس مراحل زیر را در ایتبس انجام می دهیم:

  1. save as گرفتن از پروژه قبلی
  2. اصلاح ضرایب سختی در پروژه های بتنی
  3. تحلیل مجدد
  4. تعیین زمان تناوب تحلیلی سازه در جهت X و Y
  5. مقایسه زمان تناوب های تحلیلی با زمان تناوب تجربی

گام یک: save as گرفتن از پروژه قبلی

کنترل زمان تناوب سازه کنترلی است که باید حتما انجام شود و فایل آن به نظام مهندسی مربوطه تحویل داده شود. بنابراین از فایل ایتبس خود Save As بگیرید.

گام دو: اصلاح ضرایب سختی در پروژه های بتنی

در پروژه های بتنی لازم است تا ضرایب سختی را اصلاح کنید. برای مطالعه درباره ضرایبی که باید تخصیص داده شود توصیه می کنم همین الان بند ۳-۳-۳-۳ آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش ۴ برای قطعات بتن آرمه را مطالعه نمایید.

برای ستون ها ضرایب اصلاح سختی را به این نحو در ایتبس اعمال می کنیم که ابتدا از مسیر  select > object type > columns تمامی ستون ها را انتخاب کنید. سپس از طریق assign > frame > property modifiers ضرایب کاهش سختی ستون ها را ۱ وارد می کنیم.

برای تیرها هم به همین طریق ضرایب کاهش سختی را ۰٫۵ (حول محور 3) اعمال می کنیم.

گام سه: تحلیل مجدد

بعد از اعمال ضرایب اصلاح سختی، مدل را دوباره تحلیل می کنیم.

گام چهارم: تعیین زمان تناوب تحلیلی سازه در جهت X و Y

سپس از طریق display > show tables گزینه Modal Participating Mass Ratios را انتخاب می کنیم.

 

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس

درصد مشارکت مدهای سازه در کنترل زمان تناوب سازه

 

از پنجره باز شده Modal case را انتخاب کنید. در ستون های Uy و Ux به دنبال مدهای غالب پروژه خود می گردیم. همانطور که مشاهده می کنید مدهای اول و دوم بیشترین مشارکت را در ارتعاش سازه داشته اند.

 

 تعیین زمان تناوب حاصل از تحلیل سازه در ایتبس

زمان تناوب تحلیلی در جهت x و y

گام پنجم: مقایسه زمان تناوب های تحلیلی با زمان تناوب تجربی

در ادامه کنترل زمان تناوب سازه به مقایسه دو مقدار زمان تناوب تجربی و تحلیلی می پردازیم.

اگر مقدار ۱٫۲۵ برابر زمان تناوب تجربی کمتر از زمان تناوب تحلیلی بود که کارمان تمام است. با Conditional Formatting این امکان را فراهم می کنیم اگر کمتر بود با رنگ سبز و گرنه با رنگ قرمز این کنترل را نشان دهد.

 

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس

 

در صورتی که فرض مان نقض شد باید مقدار ضریب زلزله را دوباره با در نظر گرفتن زمان تناوب تحلیلی محاسبه و در نرم افزار ایتبس اعمال نماییم.

 

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس

 

برای آنکه نمایش بهتری داشته باشیم فقط اطلاعاتی را که لازم داریم به صفحه ای دیگر منتقل می کنیم.

 

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس با کمک فایل اکسل

در این صفحه فقط لازم است تا اطلاعات ورودی را وارد نمایید تا مقدار ضریب زلزله بر اساس مقدار زمان تناوب تجربی محاسبه شود. بعد از آنالیز اولیه مقدار زمان تناوب تحلیلی را در سلول های Tmx و Tmy وارد می کنیم. این مقدار در صفحه قبلی بررسی می شود اگر فرض اولیه صحیح باشد در این صورت در سلول ضریب زلزله ایتبس پیغامی مبنی بر اینکه فرض صحیح می باشد چاپ خواهد شد.

 

کنترل زمان تناوب سازه در ایتبس با کمک فایل ایتبس

 

اگر هم فرض صحیح نباشد مقدار آن برای وارد نمودن در ایتبس محاسبه می شود.

 

منابع:

ویرایش چهارم استاندارد 2800

 

خرید لينک هاي دانلود

با عضویت بدون وارد کردن اطلاعات رایگان دریافت کنید.

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و رایگان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 37,298 نفر

تفاوت خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه‌ها، نوآورانه و بروز بودن آن است. فقط تخفیف‌ها، جشنواره‌ها، تازه‌ترین‌های آموزشی و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیلتان ارسال می‌کنیم.

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل‌های تبلیغاتی متنفریم و خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال 51اُمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. aliakbar.saif143@gmail.com

    سلام واحترامات به شما مهندس عزیز! امید وارم ازگزند روزگار درامان الهی باشید. من در سایت شما عضو شدم میخواهم درباره دیوار حائل معلومات حاصل کنم . بناء همکاری شمارا خواهانم

    پاسخ دهید

  2. مهندس شکوه شیخ زاده (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس جان
    وققتون بخیر
    لطفا این مقالات رو چک بفرمایید
    https://sabzsaze.com/product/retaining-wall/
    https://sabzsaze.com/retaining-wall/
    در صورتی که سوال و یا مشکلی داشتین با پشتیبانی در تلگرام ارتباط بگیرین
    ۰۹۳۳۶۴۷۴۳۸۵

    پاسخ دهید

  3. علی آدم زاده

    سلام
    برای سیستم دوگانه مثلا قاب خمشی فولادی و دیوار برشی باید دوره تناوب از فرمول قاب خمشی(۰٫۰۸H^0.75) بدست بیاد یا سایر سیستم ها(۰٫۰۵H^0.75)؟

    پاسخ دهید

  4. مهندس علیرضا آران (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    بایستی از قسمت سایر سیستم‌ها استفاده کنید. آیین‌نامه ASCE7-22 به زیبایی اشاره کرده است که رابطه دوره تناوب برای قاب‌های خمشی با شرایط زیر است:
    Moment-resisting frame systems in which the frames resist 100% of the required seismic force and are not enclosed or adjoined by components that are more rigid and will prevent the frames from deflecting where subjected to seismic forces(Chapter12)

    پاسخ دهید

  5. بهزاد امینی

    سلام. ایا حداقلی برای زمان تناوب وجود دارد؟ چون توی یکی از آموزش ها دیدم گفته شده بود حداقل زمان تناوب ۱/۱۱ برای قاب خمشی بتنی. ممنون میشم راهنمایی کنید

    پاسخ دهید

  6. مهندس علی پابخش (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    آیین نامه در مورد زمان تناوب حداقل صحبتی نکرده است. بنابراین این صحبت صحیح نیست.

    پاسخ دهید

  7. محسن

    سلام. یه سوال داشتم درباره متن ۲۸۰۰ اونجا که میگه (در ساختمان های متعارف می توان زمان تناوب اصلی نوسان را با استفاده از تحلیل دینامیکی تعیین و در محاسبات نیرو ها تعیین نمود ولی مقدار آن در هر حالت نباید از ۱٫۲۵ برابر مقدار به دست آمده از روابط تجربی بیشتر باشد.) یعنی اون زمان تناوبی که از روش استاتیکی معادل در ایتبس به دست می آوریم درست نیست آخه در متن بالا گفته تحلیل دینامیکی؟؟

    پاسخ دهید

  8. فاطمه آقایی

    تحلیل چه دینامیکی و چه استاتیکی باید با ۱.۲۵ برابر زمان تناوب تجربی مقایسه شود.
    هر چه زمان تناوب بیشتر باشد سازه اقتصادی تر هست بخاطر همین ایین نامه حداکثری برای این مورد تعیین کرده همون ۱٫۲۵ زمان تجربی

    ما ابتدای کار زمان تناوب رو بیشترین مقدارش همون ۱٫۲۵ تجربی در نظر میگیریم فقط باید کنترل زمان تناوب تحلیلی از این مقدار کمتر نشود.
    زمان تناوب تحلیلی کمتر از زمان تناوب تجربی باشه این یعنی سختی سازه خیلی زیاد و سازه غیر اقتصادی هست . طبق این تبصره باید از زمان تناوب کمتر همون تحلیلی استفاده شود .
    زمانی که زمان تناوب تحلیلی بین زمان تناوب تجربی و ۱٫۲۵ ان باشه در این صورت زمان تناوب تحلیلی حاکم هست .
    مورد سوم هم اینکه زمان تناوب تحلیلی بیشتر از ۱٫۲۵ زمان تجربی باشه هر چه زمان تناوب زیاد بشه ضریب زلزله کاهش پیدا میکنه Cmin=0.12AI این بخاطر اینکه ضریب زلزله از یک مقدار مشخصی کمتر نشود.
    توی این مورد ۱٫۲۵ زمان تجربی حاکم هست .

    پاسخ دهید

  9. پریسا پروانه

    سلام لطفا در مورد اصلاح ضرایب ترک خوردگی دیوار برشی برای محاسبه زمان تناوب تحلیلی در ایتبس هم بگین یک باید باشد یا میتواند ضرایب کمتر قرار گیرد چون عامل اصلی در تعیین تناوب تحلیلی دیوار برشی میباشد که اصلا در متن بالا در موردش صحبتی نشده
    ممنون میشم اگه جواب دادین منو هم مطلع کنین

    پاسخ دهید

  10. محمدرضا شاملو

    حقیقت امر اینه که ACI به صراحت نگفته که برای دیوار برشی ( و حتی تیرهای همبند) چه ضریب ترک خوردگی برای تحلیل مودال در نظر گرفت. اما اگه طبق بند به بند کامنتری ACI بریم جلو بایستی مطابق با R6.6.3.2.2 میشه اگه دیوار ترک خورده ای داشته باشیم ۰٫۳۵*۱٫۴ رو در نظر بگیریم و اگه دیوار بدون ترک خوردگی بود ۰٫۷*۱٫۴ رو در نظر بگیریم. غیر ازین موردی که خدمتتون عرض کردم تو آیین نامه های آمریکا چیز دیگه ای ذکر نکرده و مثلا نگفته کلا دیوار رو در هر حالتی (برای تحلیل مودال) بدون ترک خوردگی در نظر بگیریم [بر خلاف ۲۸۰۰ که در تحلیل مودال فقط برای تیر ضریب ترک خوردگی معرفی شده]

    پاسخ دهید

  11. مهندس عبدالله صفایی

    سلام مهندس
    در محاسبه زمان تناوب تحلیلی در ایتبس، ضریب ترک خوردگی به دیوار برشی اعمال نمیشود.

    پاسخ دهید

  12. بهنام کرامت نیا

    سلام. سازه من مود اول انتقالی و مود سوم پیچشی داره و فاصلشون ۰٫۵ثانیه اس . قاب خمشی فولادی ۱۰ طبقه با ارتفاع طبقات ۳٫۲ و کاملا منظم و مرکز جرم منطبق با مرکز سختی عه میخواستم بدونم چطوری میشه فاصله مود انتقالی با پیچشی رو زیاد تر کرد؟

    پاسخ دهید

  13. مهندس علی پابخش (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام مهندس
    ببینید مهندس ما زمان تناوبی که بدست میارم برای مودها در حالت دینامیکی هست و ربط به جرم و سختی سازه داره بعد وقتی که ما در مود سوم هستیم هر کدوم از مودها فرکانس طبیعی و زمان تناوب جدایی دارند اصلا سوال این فرد به نظرم بی معنی هست آخه زمان تناوبی که از مودهای یک تا سه بدست میاد با هم متفاوتن و ربطی به هم ندارند.
    بعد از اون ور زمان تناوب تجربی از حالت استاتیکی و بر اساس فرمول هایی که به ارتفاع و اثر میانقاب داره بستگی دارند میشه بهشون بگین سوالشون رو واضح تر بپرسند که منظور از این زیادتر شدن آیا میتونه کاهش و افزایش سختی یا جرم سازه باشه یا نه جرم ها ثابت باشند و از پارامترهای دیگه ما به این افزایشه فاصله برسیم

    پاسخ دهید

  14. علی محمدی

    با سلام بعد از تحلیل دینامیکی و اعمال ضریب Rho حالا پریود رو کنترل میکنم در ۳ مود اول زمانهای تناوب اعداد عجیبی رو گزارش میکنه به نظر شما دلیل چی میتونه باشه و همچنین در ۳ مود اول هیچ مشارکت جرمی در دو جهت وجود ندارد. مطابق اعدادزیر و همچنین عکس پیوست
    Case Mode Period UX UY
    sec
    Modal ۱ ۳۴۴۱۴۴۲٫۳۲۶ ۰ ۰
    Modal ۲ ۱۰۶۰٫۹۰۳۰۰۰ ۰ ۰
    Modal ۳ ۹۴۹٫۱۹۴۰۰۰۰ ۰ ۰

    https://s4.uupload.ir/files/capture_cm6s.jpg

    لطفا راهنمایی بفرمایید.

    پاسخ دهید

  15. مهندس نوش آفرین کرمی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    باید سازه چک شود که همه المانها به گره ها متصل باشند و به اصطلاح هیچ المانی ول نباشد (مخصوص اتصالات مفصلی)

    پاسخ دهید

  16. کیارش

    با سلام
    در پروژه ی دانشجویی من زمان تناوب تجربی بیشتر از زمان تناوب تحلیلی شده. بنابراین زمان تناوب تحلیلی جایگزین شد اما ضریب بازتاب و ضریب زلزله تغییری نکرد. دو سوال داشتم:
    ۱_ آیا لازمه تغییری در ایتبس اعمال کنم؟
    ۲_ آیا نظام مهندسی به این فایل ایراد میگیره؟

    پاسخ دهید

  17. نوش آفرین کرمی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام، در تعیین زمان تناوب به صورت زیر عمل میکنیم
    https://www.uplooder.net/img/image/43/8dbb4a6c20b415dae81471ba3472df82/photo-2021-04-25-00-42-05.jpg
    بنابراین اگر اینطور رفته ایید و دوره تناوب را بدست اورده ایید درست است.
    جواب سوالها
    ۱_نه لازم نیست تغییری اعمال شود
    ۲_نه ایراد نمیگیرد

    پاسخ دهید

  18. seyyed

    سلام خیلی ممنون از مطالب مفیدتون
    خواستم بدونم چرا در برج های بلند و باریک زمان تناوب بالا و فرکانس غالبا پایین هست؟

    پاسخ دهید

  19. مهندس ایرج لطفی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با عرض سلام و خسته نباشید
    فرض کنید گوشه سازه رو کشیدید و بعد رها میکنید، مدت زمانی که طول میکشه تا سازه یه سیکل رفت و برگشت بره(برای فرضا قاب خمشی) برای سازه های بلند بیشتر از سازه های کوتاه طول میکشه در نتیجه پریود بیشتر از سازه های کوتاه است
    از طرفی رابطه ی بین سختی و پریود عکس می باشد و با جرم رابطه ی مستقیم دارد
    در سازه های بلند به ازای افزایش طبقات جرم به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می یابد، اما ساختی همگام با افزایش جرم افزایش نمی یابد و افزایش آن بسیار کمتر از جرم است و در نهایت منجر به افزایش پریود می گردد

    پاسخ دهید

  20. حمید

    با سلام و احترام
    ممنون از مطالب بسیار پر بار و بی نظیر فنی که در سایت قرار می دهید.
    …..
    یک سوال داشتم
    با توجه به اینکه برا بدست اوردن زمان تناوب قاب های واگرا به رابطه زمان تناوب قابهای خمشی ارجاع داده شداست.
    آیا در صورت وجود میان قاب در قاب واگرا ، زمان تناوب باید در ۰٫۸ ضرب شود ( یا اینکه چون سختیشون نسبتا بیشتر است نیاز به اعمال سختی حاصل از میان قاب ها نیست)؟
    خیلی ممنون

    پاسخ دهید

  21. نوش آفرین کرمی (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    با سلام
    جواب سوال شما در تصویر زیر است:
    https://s17.picofile.com/file/8419660184/photo_2020_12_31_21_31_01.jpg

    پاسخ دهید

آخرین تخفیفات برروی تعرفه فعلی محصولات
تا 50% تخفیف در جشنواره بهاری!!!
کمتر از 48 ساعت تا پایان
اینجا کلیک کنید
question