تا 50% تخفیف و تا 2 میلیون تومان جایزه در پیش ثبت نام ترم پاییز سبزسازه! ثبت نام ترم پاییز
صفحه اصلی  »  مقالات  »  طراحی سازه های بتنی  »  آموزش کاربردی رایگان و تصویری تفاوت بین دوالمان shell و membrane در ایتبس

آموزش کاربردی رایگان و تصویری تفاوت بین دوالمان shell و membrane در ایتبس

یکی از سوالاتی که معمولا برای مهندسین جوان در هنگام طراحی با نرم افزار پیش می آید این است که:

دیوارها و دال ها را از نوع Shell تعریف کنیم یا Membrane ؟

پیشتر در مقاله ” مش بندی دال ها و دیوارهای برشی در ایتبس” درباره اهمیت تمایز مفاهیم مرتبط با تعاریف Shell و Membrane در مش بندی صحبت کردیم اما در این مقاله قصد داریم به صورت کامل این دو مفهوم را تشریح کنیم و به بیان کاربرد ، تفاوت ها ، مزایا و معایب استفاده از آنها در مدلسازی بپردازیم.

با مطالعه این مقاله چه چیزهایی را یاد خواهم گرفت؟

  1. مفهوم دوالمان shell و membrane در ایتبس
  2. رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Membrane
  3. رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Shell
  4. مزایا و معایب استفاده از Membrane یا Shell در مدلسازی
  5. shell تعریف کنیم یا Membrane ؟
  6. نتیجه گیری جامع در 2 بخش (دال ها و دیوارهای برشی)

مفهوم دوالمان shell و membrane

قبل از اینکه وارد بحث اصلی شویم بیایید ببینیم فرق بین این دو در نرم افزار ایتبس چیست؟

با توجه به Help نرم افزار ایتبس می توان گفت :

  • رفتار مقطع تخصیص یافته از نوع Shell به گونه ایست که هم سختی درون صفحه ای و هم سختی خمشی خارج از صفحه را برای مقطع مورد نظر فراهم می آورد. به بیان دیگر اگر دال را از نوع Shell تعریف کنیم این پیام را به نرم افزار داده ایم که دال در تمامی جهات دارای سختی است، رفتاری که به رفتار واقعی آن نزدیک تر است.
  • رفتار مقطع تخصیص یافته از نوع Membrane به گونه ایست که تنها سختی درون صفحه ای را برای مقطع مورد نظر فراهم می کند. به بیان دیگر مقطع در این حالت هیچگونه سختی برون صفحه ای ندارد لذا نمی تواند در برابر لنگر خمشی مقاومت کند. در واقع مقطع در این حالت بیشتر به عنوان انتقال دهنده بارها رفتار می کند.

برای بررسی رفتار به صورت شهودی تر، یک مدل یکسان را به ازای هر دو نوع از مقاطع در نرم افزار Etabs تحلیل کرده و در مورد رفتار آن بحث می کنیم.

رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Membrane

 

دال از نوع Membrane در ایتبس

دال از نوع Membrane

 

همانطور که از شکل پیداست میزان لنگر خمشی در تمامی نقاط دال مقدار ناچیزی است و عملا صفر است که در گوشه سمت چپ پایین عکس مشاهده می شود (0 kgf.m/m). با توجه به نمای سه بعدی مدل نیز می توان مشاهده کرد که دال مسطح باقی مانده و تنها تیر و ستون ها دچار انحنا شده اند.
در واقع دال تمامی لنگر وارده را بر تیرها و ستونها انتقال داده است و خود در تحمل لنگر وارده سهمی نداشته است. به بیان دیگر سختی خمشی خارج از صفحه ی دال از نوع Membrane صفر است.

برای درک بهتر به مقاله”بررسی ضرایب ترک خوردگی دال در ایتبس و سیف” مراجعه کنید.

این مطلب را از دست ندهید :  ساختمان های باربر بتن مسلح با قالب های عایق ماندگار

رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Shell

 

دال از نوع Shell در ایتبس

دال از نوع Shell

 

همانطور که در شکل مشاهده می شود میزان لنگر خمشی در تمامی نقاط دال مقادیر متفاوتی است و حتی علامت آن بسته به مکانیزم خمش که در نمای سه بعدی نشان داده شده است تفاوت می کند.

تفاوت روشنی که در ابتدا به چشم می آید خمش خارج از صفحه دال است. این امر بیانگر آنست که علاوه بر تیرها و ستونها دال نیز در تحمل لنگر وارده مشارکت دارد و لذا سهمی که تیرها و ستون ها از لنگر کل وارده دریافت می کنند، در حالت Shell نسبت به حالت Membrane کمتر است و هر چه دال ضخیم تر باشد سهم آن در تحمل لنگر خمشی افزایش یافته و در نتیجه لنگر کمتری بر تیرها و ستونها اعمال می شود.
به بیان دیگر دال از نوع Shell علاوه بر سختی درون صفحه ای، سختی خمشی برون صفحه ای نیز دارد و رفتار واقعی تری از المان سطحی را به نمایش می گذارد.

شایان ذکر است با توجه به ویژگی مذکور حالت Membrane می توان گفت که سختی کل سازه در حالت اول نسبت به حالت دوم کمتر است و لذا می توان نتیجه گرفت که جابجایی (دریفت) طبقات و پریود مدل Membrane نسبت به مدل Shell بزرگتر خواهد بود.

 

زمان تناوب سازه در حالت Membrane

زمان تناوب سازه در حالت Membrane

 

زمان تناوب سازه از نوع Shell

زمان تناوب سازه از نوع Shell

 

دریفت سازه از نوع Membrane

دریفت سازه از نوع Membrane

 

دریفت سازه از نوع Shell

دریفت سازه از نوع Shell

 

در ادامه می خواهیم به یک مقایسه بسیار جالب بین این دو المان بپردازیم.

مزایا و معایب استفاده از Membrane یا Shell در مدلسازی

 

مقایسه Shell و membrane

مزایا و معایب Shell و membrane

 

این مطلب را از دست ندهید :  مش بندی دال ها و دیوارهای برشی در ایتبس : راهنمای تصویری رایگان به همراه نکات کاربردی

حال که با ویژگی های هریک از این دو المان و تفاوت های آنها آشنا شدیم، بپردازیم به سوال اصلی:

shell تعریف کنیم یا Membrane ؟

  • حالت Membrane برای انتقال بارها به تیرها بدون در نظر گرفتن سهم مقاومتی دال بکار می رود. در این حالت بارها به صورت مثلثی یا ذوزنقه ای بر تیرهای محاطی وارد می شوند. لازم به ذکر است Membrane زمانی رفتار صحیح دارد که حتما چهار تیر محاطی در اطراف دال وجود داشته باشد.
    بنا به دلایلی اگر یکی از تیرها موجود نباشند برنامه توزیع مثلثی و ذوزنقه ای بارها را به صورت بارهای منفرد در ستون های پیرامونی دال اعمال خواهد کرد.
  • تعریف دال به صورت Membrane گاها با خطای زیادی همراه است مخصوصا زمانی که المان سطحی چهارگوش نباشد. اگر المان سطحی بیش از 4 ضلع داشته باشد استفاده از Membrane موجب می شود Etabs نتواند بارها را به نحو دقیقی به تیرها انتقال دهد.
  • در مواقعی که می دانیم نمی توان از Membrane برای دال استفاده کرد ولی به دلایلی می خواهیم از مقاومت دال صرف نظر کنیم، می توان المان را به صورت Shell ولی با سختی کاهش یافته نزدیک به صفر در جهت خارج از صفحه تعریف و استفاده کرد. (در واقع با صفر کردن سختی خارج از صفحه Shell تبدیل به Membrane می شود!)
  • موارد گفته شده در مورد دیوارها هم صادق است با این تفاوت که در تیرهای کوپله نمی توان از Membrane استفاده کرد و بایستی حتما Shell باشد.

  کمی توضیح بیشتر :

در ادامه نظر اساتید، دکتر مسعود حسین زاده و دکتر مهدی علیرضایی را در مورد تفاوت این دو مرور می کنیم :

دکتر حسین زاده :

  1. از لحاظ تئوریک المان Shell هم قادر است رفتار غشایی (مانند کشش، فشار و برش داخل صفحه) را در محاسبات منظور نماید و هم قادر است خمش خارج از صفحه را مدل نماید (تمامی رفتارها) و از این نظر کاملتر از المان Membrane است ولی المان Membrane تنها قادر است رفتار غشایی را منظور کند و نمی تواند خمش خارج از صفحه را مدل نماید.
    برای مثال اگر یک دال بتنی مربوط به بالکن طره را که تنها از یک لبه خود به سازه متصل است با المان Membrane مدل نمایید، در محل اتصال به صورت مفصلی عمل کرده و ناپایدار خواهد بود. بنابراین بالکن ها نیز باید با Shell مدل شوند.
  2. از لحاظ نرم افزاری المان های Membrane در Etabs به صورت اتوماتیک مش بندی می شوند و کاربر نیازی ندارد تا آنها را به صورت دستی مش بزند. ولی المان Shell باید پس از ترسیم به صورت دستی مش بندی شود و لذا زحمت آن بیشتر است.
    بنابراین کاربران معمولا جز در مواردی که استفاده از المان Shell ضروری نیست از المان Membrane استفاده می کنند. به طور مثال برای مدلسازی دال های بتنی داخلی که از چهار لبه خود به تیرهای پیرامونی متصل هستند.
این مطلب را از دست ندهید :  محاسبه سریع و تقریبی وزن سازه

دکتر علیرضایی:

در صورتی که سقف Shell باشد، حتما بایستی آن را مش بندی کنید. در صورت عدم مش بندی کل موضوع مدل شده به عنوان یک المان در نظر گرفته خواهد شد و لذا روی تیرها باری منتقل نمی شود. (در واقع در گوشه ها این انتقال صورت می گیرد.)
در صورتی که اگر Membrane انتخاب شده باشد، توزیع بار بصورت پاکتی صورت می گیرد. بطور کلی برای سقف‌هایی مثل سقف کامپوزیت، تیرچه بلوک، کرومیت و تمام سقف‌هایی که دارای پخش بار یکطرفه هستند از Deck یا Slab با پخش بار یکطرفه استفاده نمایید و برای سقف‌هایی مثل دال‌های بتنی توپر یا تو خالی یا وافل، از Slab با عملکرد membrane توصیه می‌شود.

نتیجه گیری

در دال ها:

  • بهتر است در دالهایی که از هر چهار طرف توسط تیرها احاطه شده اند از المان Membrane استفاده کرد چرا که علاوه بر دلایل فوق با توجه به اینکه ما دیافراگم صلب برای کف طبقات فرض می کنیم .
    این نوع از دیافراگم که باعث رفتار صفحه ای و هماهنگ طبقه می شود با المان نوع Shell که در آن رفتار خارج از صفحه مدل نیز مد نظر قرار می گیرد چندان سازگار نبوده و لذا با نوع Membrane همخوانی بیشتری دارد.
  • در مورد بالکن ها و طره ها نیز برای حفظ پایداری سازه بهتر است از Shell استفاده شود.

برای دریافت مطالب بیشتر به مقاله ضرایب ترک خوردگی دال مراجعه کنید.

در دیوار های برشی:

  • بدون شک Shell از Membrane دقیق تر است و توصیه می شود که از Shell استفاده کنید.
  • اگر بنا به دلایلی می خواهید دیوار خود را Membrane تعریف کنید، بنابر توصیه مراجع بین المللی بهتر است به جای Membrane ، از Shell استفاده کرده و سختی خارج از صفحه دیوار را مقادیر ناچیزی اختیار کنید.
  • برای تیرهای کوپله نمی توانید از المان Membrane استفاده کرده و بایستی حتما از نوع Shell باشد.

 

مقالات مشابه
ارسال نظرات
نظرات کاربران
  1. mojtaba

    این مطلب خیلی مورد استفاده فارغ التحصیلان بوده و از شما بابت این مطلب جامع بویژه قسمت نظر اساتید تشکرمی کنم .

    پاسخ دهید

  2. سید سعید سرفرازی

    ممنون بابت دیدگاه گرم شما
    موفق باشید

    پاسخ دهید

  3. محدثه

    سلام
    باتشکر از مطالب بسیار مفیدی که در سایت قرار می دهید
    واقعا مطالب با زبان ساده و روان بیان شده
    خدا خیرتان دهد
    امیدوارم سبزسازه روز به روز پیشرفت کند

    پاسخ دهید

  4. پشتیبانی سبزسازه

    با سلام و عرض ادب
    خوشحالیم که توانسته ایم مطالب مفیدی برای شما منتشر کنیم.
    خوشحال میشویم که دیگر مطالب سبزسازه را نیز مطالعه کنید.
    پایدار باشید.

    پاسخ دهید

  5. ASMA AMIRI SHAMLOO

    ممنون از مطالب مفیدتون.واقعا مفید و جامع است.

    پاسخ دهید

  6. دهقان

    عالی بود . ممنون

    پاسخ دهید

  7. پشتیبانی سبزسازه

    خواهش میکنم. انشالله که باقی مطالب هم براتون مفید باشه

    پاسخ دهید

  8. h_tafakhor

    تشکر از مطالب مفیدتون. یه سوالی که معمولا مطرحه در مورد المان شل اینه که اگه ما سقف رو بصورت شل تعریف کنیم باعث میشه در تحمل بارجانبی نقش داشته باشه و به نوعی مقداری از بار جانبی توسط آن تحمل میشه. در حالیکه وظیفه دیافراگم ها انتقال بار جانبی به عنتصر باربرجانبی ست نه تحمل بار جانبی؟

    پاسخ دهید

  9. مرتضی قدرتی

    با سلام
    خدا قوت، بسیار مطلب مهمی رو به صورت موشکافانه بررسی کردید.

    یه سوال دارم، موقع مدل کردن یه گزینه هست که نوشته shell thin و shell thick؛ فرق این دوتا رو اگه بفرمایید خیلی سپاسگزار می‌شم.

    پاسخ دهید

  10. علی زارع

    با سلام.
    المان shell thick بر خلاف المان shell thin اثر تغییر شکل های برشی را در تحلیل درنظر میگیرد که این امر موجب افزایش تنش های برشی می شود. با استناد به مراجع درمیابیم که برای تحلیل المان هایی که نسبت بعد به ضخامت آنها بین ۵ تا ۱۰ باشد باید از المان shell thick استفاده کرد.
    به عنوان جمع بندی در پی ها از المان shell thick استفاده می کنیم ولی در دال ها چون نسبت بعد به ضخامت معمولا از ۱۰ بیشتر است می توان از المان shell thin استفاده کرد. بعضا نیز توصیه میشود که دال هایی که در محل بازشوها و ناپیوستگی ها قرار دارند بهتر است از المان shell thick استفاده کنیم.

    پاسخ دهید

  11. mehdimokh

    بسیار عالی موفق باشین

    پاسخ دهید

  12. علی

    عالی بود و بسیار مفید. مرسی

    پاسخ دهید

کمتر از 5 دقیقه تا شرکت در آزمون  فاصله دارید!
برای شرکت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این ده نکته فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link
کمتر از 5 دقیقه تا دریافت این پکیج فاصله دارید!
برای دریافت
سریع و رایگان
همین الان ایمیلتان را بدون Www وارد کنید!
دانلود سریع در ایمیلم
close-link

Warning: call_user_func_array() expects parameter 1 to be a valid callback, function 'header_scripts' not found or invalid function name in /home/sabzsaze/public_html/wp-includes/class-wp-hook.php on line 286