صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  طراحی دال  »  اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی در ایتبس و سیف به همراه بررسی نکات کاربردی

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی در ایتبس و سیف به همراه بررسی نکات کاربردی

همانطور که شما هم می دانید انتخاب سختی­ برای تک تک اعضا سازه پیچیدگی خاص خود را دارد به همین علت از ضریبی به نام ضریب کاهش سختی استفاده می کنیم اما این ضرایب کاهش سختی در دال بتنی هم باید اعمال شود؟  آیا نوع دال بتنی بر مقدار ضرایب ترک خوردگی دال موثر خواهد بود؟ آیا تعریف Shell یا Membrane دال در ETABS بر لزوم یا عدم لزوم اعمال ضرایب اصلاح سختی اثر گذار خواهد بود؟

در این مقاله کاربردی ابتدا مفهوم و لزوم اعمال ضرایب ترک خوردگی را بیان خواهیم کرد و سپس به نحوه اعمال ضریب ترک خوردگی دال بتنی در ایتبس و سیف خواهیم پرداخت.

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزیم؟

 

فلسفه ضریب ترک­ خوردگی دال بتنی

در دال­ های بتن­ آرمه، همانند ترک خوردگی در تیر و ستون ، دیوارهای برشی و… تحت بارهای وارده، شاهد ترک خوردگی دال خواهیم بود. اثر این ترک­ ها بایستی به­ نحوی مناسب در مدل سازی اعمال شوند چرا که رفتار عضو در اثر این ترک­ ها با حالت بدون ترک متفاوت خواهد بود و مواردی از قبیل سختی خمشی، خیز دال ­ها، آرماتور های مورد نیاز دال و… در اثر ترک­ خوردگی دال دست خوش تغییرات خواهند شد.

آیین­ نامه بتن آمریکا (ACI 318-14)، در جدولی، ضرایب اصلاح سختی خمشی را برای تیر، ستون، دیوار برشی و دال های بتن آرمه بیان می­ کند. مطابق با جدول مذکور برای دال­ های بتن­ آرمه ضریب اصلاح سختی خمشی 0.25 خواهد بود.

 

اعمال ضرایب ترک خوردگی در دال بتنی

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال در ایتبس

تعریف دال دو طرفه بتن­ آرمه در نرم­ افزار، تاثیر بسیاری بر عملکرد و در نتیجه ضریب های ترک­ خوردگی دال خواهد­ داشت. این بخش مهم از مقاله را با طرح پرسشی آغاز می­ کنیم:

اگر سیستم کف بتن­ آرمه باشد، تعریف نرم­ افزاری دال بایستی طبق کدامیک ازتعاریف  Shell یا Membrane باشد؟

در نگاه اول شاید این پرسش اساساً ارتباطی با موضوع ما نداشته باشد. اما بایست مجدداً تعاریف Shell و Membrane را مختصراً بررسی نماییم.

همانطور که می­دانیم عملکرد Shell به گونه ایست که هم سختی درون ­صفحه ای و هم سختی خمشی خارج از صفحه را برای مقطع مورد نظر، هنگام مش بندی فراهم می آورد. این درحالی­ است که Membrane تنها سختی درون صفحه ای را دارا خواهد بود.

زمانی­که در ایتبس دال از نوع Shell مدل می­ شود، لبه­ های دال به­ صورت گیردار به تیرهای محیطی متصل خواهند شد. بنابراین دال ها همانند تیر ها در تحمل نیرو های جانبی به قاب خمشی کمک خواهند کرد. این درحالی­ است که مطابق استاندارد 2800 زلزله، کف­ ها نبایست در باربری جانبی مشارکت داشته باشند.

با این تفاسیر تعریف سقف در نرم­ افزار ایتبس برای دال­ های دو طرفه­ ای که بر روی تیرها تکیه دارند بایست با تعریف Membrane باشد.

با کنار هم گذاشتن این دو نکته مهم از پرسش و پاسخ فوق به نتیجه ذیل دست خواهیم یافت:

تعریف دال دو طرفه بتن­ آرمه در نرم­ افزار ایتبس بایست Membrane باشد و از آنجائیکه Membrane سختی خارج از صفحه ندارد، عملاً اعمال ضرایب اصلاح سختی خمشی دراین حالت بی­ اثر خواهد بود.

بحثی که تاکنون مطرح شد در نرم ­افزار ETABS بود.

بایست درنظر داشته باشیم که طراحی آرماتور­ های دال اساساً در نرم ­افزار SAFE صورت می­ گیرد. برای طراحی دال در نرم­ افزار SAFE با انتقال اطلاعات (export) از ETABS به SAFE تعریف دال نیز به­ صورت اتوماتیک از Membrane به Shell تغییر می­ یابد. پس در این حالت ضرایب اصلاح سختی خمشی اثر گذار بوده و بایست مطابق آیین­ نامه برابر 0.25 در نظر گرفته شوند.

برای یک جمع ­بندی مناسب از مطالب مطرح شده نمودار درختی زیر می­تواند مفید باشد:     ­

 

اعمال ضریب ترک خوردگی دال بتنی

 ضرایب ترک­ خوردگی دال در سیف

اگر دال بتنی متکی بر تیر باشد اعمال ضرایب ترک خوردگی دال­ ها در SAFE و مطابق با گام­ بندی تصویری زیر قابل انجام خواهد بود:

  • انتخاب دال ها

دال­ ها ی بتنی را انتخاب و از منوی نشان داده شده در تصویر زیر به قسمت اصلاح مشخصات می­ پردازیم.

 

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی در ایتبس

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی

  •  اعمال ضریب ترک خوردگی دال بتنی

مطابق شکل زیر پس از کلیک بر روی گزینه Property modifiers، پنجره­ ای نمایان می­ شود که در حالت پیش­ فرض تمامی ضرایب آن یک می­ باشند.

 

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی در etabs (مرحله به مرحله اعمال ضریب ترک خوردگی دال بتنی در ایتبس)

ضرایب ترک خوردگی در دال بتنی

 

حال کافیست با توجه به مطالبی که آموختیم بخش­ های مرتبط با سختی خمشی را اصلاح نماییم، برای این منظور در خانه­ های مشخص شده در شکل فوق ضریب 0.25 وارد می­ نماییم.

 در بین گزینه­ های موجود در پنجره Property modifiers  در safe چرا ضریب 0.25 فقط به دو آیتم خاص تعلق گرفت؟

با یاد آوری این نکته که اثر ترک­ خوردگی دال با اعمال ضرایب کاهنده در سختی خمشی منظور می­ شود، به سادگی متوجه می­ شویم که ضرایب F11 و F22 و F12 که از جنس تنش­ های نرمال و برشی می­ باشند، نیاز به تغییر نخواهند داشت. تصویر زیر دید مناسبی در این­ باره ایجاد می­ کند.

 

ضرایب کاهنده سختی خمشی

ضرایب کاهنده سختی خمشی

 

در شکل زیر نیز M11، M22 و M12 را مشاهده می کنیم که M12 عملکرد پیچشی داشته و بنابراین نیاز به اصلاح آن نیز نخواهد بود.

 

ضرایب کاهش سختی

ضرایب کاهش سختی

 

یک خطای شایع درمورد دال بتنی

مبحث نهم از مقررات ملی ساختمان در فصل هفدهم و درقالب موضوع تغییرشکل­ و ترک ­خوردگی، بیان می­ دارد که در قطعات تحت خمش (نظیر دال­ ها)، سختی قطعات باید به ­اندازه­ ای باشد که تغییر شکل ایجاد شده شرایط مطلوب بهره­ برداری نظیر خیز دال را حفظ کند. همچنین برای محاسبه سختی قطعات تحت خمش باید اثر ترک ­خوردگی بتن در نظر گرفته شود.

طراحان با توجه به این بند اقدام به اعمال ضرایب ترک­ خوردگی در هنگام تعیین تغییرشکل­ های دال می­ کنند. اما آیا این اقدام صحیح است؟

از جمله کاربردهای نرم­ افزار SAFE در تحلیل و طراحی دال­ ها، کنترل خیز دال در این نرم افزار می­ باشد. بصورت عملی یک سازه را در ETABS مدل و به SAFE انتقال می ­دهیم، مطابق با آنچه آموختیم ضریب اصلاح سختی را در بخش­ های مربوطه وارد کرده و خیز حداکثر دال را بدست می­ آوریم.

نحوه محاسبه خیز دال به­ علت عدم ارتباط با موضوع مقاله درج نگردیده و صرفاً از نتایج بدست آمده از نرم ­افزار استفاده شده است.

 

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال بتنی در safe

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال در سیف

 

خیز دال بتنی در سیف

خیز دال بتنی

 

حداکثر خیز دال بتنی

حداکثر خیز دال بتنی

 

با مقایسه مقدار خیز حداکثر به ­دست آمده و خیز مجاز آیین ­نامه­ ای متوجه می­ شویم که خیز دال از حد مجاز تجاوز کرده و ضخامت دال ناکافی است. اتفاقی که نبایست رخ­ می­ داد! چرا که مطابق بند زیر از مبحث نهم ضخامت دال ما به ­اندازه­ ای بود که اساساً نیاز به کنترل خیز نداشته باشیم.

میرویم به سراغ مبحث نهم…

در بند 9-17-2-6-3 داریم در سیستم های دال های دو طرفه که بر اساس فصل هجدهم مبحث نهم طراحی شده اند در صورتی که ضخامت دال بیشتر از مقادیر مشخص شده در بند های 9-17-2-6-4 و 9-17-2-6-5 باشد، کنترل تغییر شکل تحت بار های متعارف الزامی نیست.

 موردی که بررسی نمودیم خطایی شایع در کنترل خیز دال­ ها بود. اما علت این خطا چیست؟

نرم­ افزار SAFE در کنترل خیز، آنالیز را بصورت غیرخطی انجام می­ دهد و در پروسه تحلیل خود اثر ترک­ ها را منظور خواهد نمود. زمانی که ما به­ صورت دستی ضرایب اصلاح سختی را اعمال می­ کنیم گویی کاهش سختی دال در دو مرحله صورت گرفته و در نتیجه خیز دال جوابگوی الزامات آیین­ نامه نخواهد بود.

 

بخش تکمیلی مدلسازی دال های تخت

کاربرد دال های تخت (فاقد تیر) در سال ­های اخیر به­ علت مزایایی که فراهم آورده­ اند رو به افزایش بوده است. در مدل سازی دال ­های تخت در نرم­ افزار ETABS بر خلاف دال­ های متکی بر تیر لازم است از تعریف Shell استفاده نماییم. درنتیجه اعمال ضرایب ترک خوردگی دال در ETABS نیز لازم و اثرگذار خواهد بود. توجه داشته باشیم که اعمال ضریب اصلاحی در نرم­ افزار SAFE همچنان به قوت خود باقی­ است.

برای این منظور گام ­بندی زیر برای اعمال ضریب ترک خوردگی دال ارائه می گردد:

  • گام اول – دال­ ها را انتخاب و از منوی تصویر زیر به قسمت اصلاح مشخصات می ­رویم.

 

اعمال ضرایب کاهش سختی در ایتبس

اعمال ضرایب کاهش سختی

 

  • گام دوم – مطابق شکل زیر پس از کلیک بر روی گزینه Stiffness modifiers، پنجره­ ای نمایان می­ شود که در حالت پیش ­فرض تمامی ضرایب آن یک می­ باشند.

 

اعمال ضرایب ترک خوردگی دال در ایتبس (مرحله به مرحله اعمال ضرایب ترک خوردگی دال در etabs)

اعمال ضریب ترک خوردگی دال در ایتبس

 

حال کافیست با توجه به مطالبی که آموختیم بخش­ های مرتبط با سختی خمشی را اصلاح نماییم، برای این منظور در خانه­ های مشخص شده در شکل فوق ضریب 0.25 وارد می­ نماییم.

 

نتیجه­ گیری

  1. اثر ترک­ خوردگی بایست در تحلیل و طراحی دال­ های بتنی مدنظر قرار گیرد، برای این منظور آیین­ نامه­ ها ضرایب ثابتی را ارائه می­ دهند.
  2. تعریف Shell یا Membrane دال در نرم­ افزار ETABS بر لزوم یا عدم لزوم اعمال ضرایب اصلاح سختی اثر گذار خواهد بود.
  3. در دال­ های متکی بر تیرها، در نرم­ افزار ETABS اعمال ضریب اصلاح سختی لازم نبوده ولی در دال­ های تخت بایست این عمل صورت گیرد.
  4. تحت هر وضعیتی از دال اعمال ضریب اصلاح سختی در نرم­ افزار SAFE برای تحلیل و طراحی الزامی است.
  5. دقت داشته باشیم که شیوه آنالیز نرم­ افزار SAFE در محاسبه خیز حداکثر دال غیر خطی می­ باشد. در این وضعیت حتماً یک فایل کمکی ساخته و در آن بدون اعمال ضرایب کاهش سختی خیز را کنترل نماییم.

منابع:

  1. Building Code Requirements for Structural Concrete -ACI 318-14
  2. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1392
  3. آیین­ نامه طراحی ساختمان­ها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4

 

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 137 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

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

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 18,596 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 21اُمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. امیر

    “مطابق استاندارد ۲۸۰۰ زلزله، کف­ ها نبایست در باربری جانبی مشارکت داشته باشند.” میشه شماره بند آنرا بفرمایید چون در پیوست ۴ دیافراگم ها ، شماره ۵ صفحه ۲۰۰ گفته “در صورتی که کل سازه با فرض دیافراگم صلب تحلیل شده باشد، می توان
    مجموع دیافراگم را به صورت یک تیر ممتد چند دهانه بر روی تکی هگاه های صلب” تحلیل کرد؟!!

    پاسخ دهید

  2. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    در متن آیین نامه صراحتا این متن نوشته نشده که کف ها نبایست در باربری جانبی مشارکت داشته باشند. اما بر اساس توصیه دفتر تدوین ضوابط و استانداردها پیشنهاد می شود که دال ها در باربری جانبی مشارکتی نداشته باشند و کفایت سیستم باربر جانبی بدون کمک سقف ارزیابی شود.
    در کتاب پروفسور جک میلی در فصل اتصالات دال به ستون ها یک سری بحث ها را در ارتباط با موثر بودن یا نبودن دال ها در تغییرمکان های جانبی و زلزله را مطرح می کند و با آزمایش های که انجام می دهد به این نتیجه می رسد که در یک عرض موثر قطعا خود دال هم می تواند به صورت یک فریم عمل کند و در برابر بارهای جانبی تغییرمکان و مقاومت از خودش نشان بدهد. اما رویکردی که در حال حاضر وحدت رویه نظام مهندسی قرار گرفته این است که از سختی خمشی دال صرف نظر کنیم و سختی خمشی دال را عددی نزدیک به صفر وارد کنیم.

    پاسخ دهید

  3. شایان

    با سلام
    می خواهم روی رمپ پارکینگ دال بتنی به ابعاد ۳ در ۲/۶۰ متر قرار دهم این دال از ۳ طرف به تیر پیرامونی متصل است ولی از یک سمت (سمت جلو) تیر ندارد
    ۱٫ در مدل سازی آیا نیازی هست آن قسمتی که تیر وجود ندارد، تیری به ارتفاع ۱۵ سانت مدل کنم یا نیازی نیست؟
    ۲٫ طراحی دال را به صورت دستی انجام خواهم داد و دال را به صورت membrane بدون ضریب ترک خوردگی در ایتبس تعریف کردم. دال را به صورت shell و با اعمال ضریب ترک خوردگی که نیازی نیست تعریف کنم؟

    پاسخ دهید

  4. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    ۱- نیازی به مدلسازی تیر در لبه نیست.

    ۲- استفاده از المان Membrane درست می باشد ولی محدودیت هایی دارد و باید چشمه منظم باشد و اطراف دال، تیر داشته باشیم تا توزیع بار به صورت صحیح (به صورت پاکتی) توسط نرم افزار انجام شود. اما المان Shell محدودیتی ندارد و بعد از اختصاص این المان باید کف را به صورت دو طرفه مش بندی کنید و برای اینکه دال در باربری جانبی مشارکتی نداشته باشد ضرایب سختی را عدد ناچیزی مثل ۰٫۰۰۱ وارد کنید.

    پاسخ دهید

  5. شایان

    با سلام، ممنون از پاسختون
    طراحی را در ایتبس انجام می دهم و تیر قسمت جلوی دال را به علت سر گیر بودن برای ماشین می خواهم حذف کنم حال که دال از ۳ طرف دارای تیر پیرامونی است باز هم می توان از المان membrane استفاده کرد یا حتما باید ۴ طرف تیر داشته باشد؟

    پاسخ دهید

  6. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    در حالت Membrane بارها به صورت مثلثی یا ذوزنقه ای بر تیرهای محاطی وارد می شوند و 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. بهتر است در حالت کلی دال ها را به صورت المان Shell مدلسازی کنید.

    پاسخ دهید

  7. arman ghasemi

    سلام وقت شما بخیر من دال تخت طراحی کردم مشکلی که پیش میاد وقتی Runمیکنم انالیز کامل انجام نمیشه و انگار اصلا انالیزی صورت نگرفته

    پاسخ دهید

  8. مهندس مرتضی قلندری (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام
    نمی توان در این مورد نظری داد و باید فایلتون بررسی شود.

    پاسخ دهید

  9. ساره سلیمانی نژاد

    وقت بخیر
    اگر در سقفی که قسمت عمده اش تیرچه بلوک هستش و بخش هایی از اون دال متکی به تیر و از جنس shell هست، امکانش هست که ضریب ترک خوردگی رو وارد نکنیم؟

    پاسخ دهید

  10. مهدی عسکریان

    سلام
    خیر

    پاسخ دهید

  11. ساره سلیمانی نژاد

    ؟؟؟

    پاسخ دهید

  12. مهدی بیات

    سلام
    ممنون از مطالب مفیدی که گذاشتید
    سوال:
    من طبق این روش جلو رفتم ولی وسط سقف (membrane) یک بار متمرکز دارم که وقتی اعمالش می کنم نرم افزار در زمان تحلیل error می دهد

    لطفا راهنمایی بفرمایید، در صورتی که دال را به روش ذکر شده در این سایت مدل کنیم باز متمرکز را چگونه اعمال کنیم که خطا نداشته باشیم

    ممنون

    پاسخ دهید

  13. فرزام بداغی

    سلام وقت بخیر…سوالتون خیلی کلی هستش، چه اروری چه باری بوده؟… من احساس میکنم شما divide کرده باشین دال رو و بعد بارو به صورت نقطه ای وارد کنین که منجر به ارور میشه و اصلا به ضریب ترک خوردگی مرتبط نیست.
    نیاز هست از ارور و وضعیت سقف عکسی برای من ارسال بشه

    پاسخ دهید

  14. سجاد

    باسلام
    نظام مهندسی تهران تاکید دارد در دالهای تخت ضریب ترک خوردگی دال ۰٫۰۱ باشد نه ۰٫۲۵٫ این موضوع در دفترچه راهنمای نظام هم امده. نظری دارید؟

    پاسخ دهید

  15. مهدی عسکریان

    سلام
    برای طراحی اسکلت سازه ۰٫۰۰۱ و طراحی خود دال ۰٫۲۵ باید اعمال شود

    پاسخ دهید

  16. پشتیبانی سبزسازه

    با سلام. وقتی دال درتحمل نیروی زلزله (درکنار تیر و ستون) نقش داشته باشد طبق ACI ضریب ترک خوردگی آن ۰٫۲۵ خواهد بود. واگر لرزه بر نباشد برحسب نیاز ممکن است ضریب آن را۰٫۰۱(یعنی یک عدد ناچیز) وارد کنیم.

    پاسخ دهید

  17. رضا

    سلام یک سوال برام پیش امد در فنداسیون هم باید ترک خوردگی اعمال کرد ؟

    پاسخ دهید

  18. محمد

    اعضای تحت خمش هم یک وجهشون در کشش قرار میگیره ترک میخوره. چیزی که مهمه اینه که اگر بتن ترک میخوره اون رو باید ترک خورده لحاظ کرد. اگر ترک نمیخوره نباید ترک خورده لحاظ کرد. تا مدل بر مبنای شرایط واقعی طراحی بشه.

    پاسخ دهید

  19. ASMA AMIRI SHAMLOO

    ممنون از پاسختون.

    پاسخ دهید

  20. ASMA AMIRI SHAMLOO

    چه سوال خوبی پرسیدین.

    پاسخ دهید

؟ شهرزاد صادقی | مشاور شما :

پاسخ سوالات متداول غیر علمی خود را با کلیک روی علامت سوال بدون اتلاف زمان پیدا کنید.