پروژه طراحی سازه فولادی 4 طبقه با سقف کامپوزیت در ایتبس و سیف به روش LRFD

انجام پروژه سازه فولادی در ایتبس به علت روند طولانی آن همراه با ابهامات و البته سوالات متداولی است که از ما پرسیده می شود. قطعا شما برای انجام پروژه نیازمند یک چک لیست جامع می باشید تا تمامی مراحل را بدون هیچ کم کاستی انجام دهید. پیشنهاد می کنم قبل از شروع طراحی سازه حتما از فعالسازی درست ایتبس اطمینان حاصل کنید.

در این ایبوک جامع  144 صفحه ای تمامی نکات طراحی سازه فولادی در etabs را برای یک سازه 4 طبقه با سقف کامپوزیت به صورت گام به گام بیان خواهیم کرد و سپس به بررسی طراحی فونداسیون در safeخواهیم پرداخت. همچنین علاوه بر فایل PDF این ایبوک، یک فایل فشرده نیز شامل فایل های طراحی (اتوکد، ایتبس، سیف و اکسل)  قرار گرفته شده است که می توانید آن ها را از بخش دریافت کتاب الکترونیک دانلود نمایید

تذکر: این آموزش برای انجام پروژه دانشجویی مناسب بوده و برای طراحی حرفه‌ای و مورد تأیید نظام مهندسی می‌توانید در دوره جامع طراحی سازه شرکت کنید.

مطالب این صفحه از سایت تنها بخشی از مطالب ایبوک می باشد، شما می توانید ایبوک جامع پروژه سازه فولادی را منطبق بر فهرست مطالب، دانلود نمایید.

⌛ آخرین به روز رسانی: 31 مرداد 1400

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

مشخصات پروژه فولادی با سقف کامپوزیت

▪️ نوع کاربری: مسکونی

▪️ محل احداث:  مشهد

▪️ خاک: تیپ III

▪️ مقاومت خاک زیر پی 1.6𝑘𝑔/𝑐𝑚²  می باشد

▪️ با توجه به جدول 2-1  آیین نامه 2800 پهنه با خطر نسبی زیاد  A= 0.3g

▪️ نوع سقف: کامپوزیت

▪️ تعداد طبقات: 4 طبقه

پلان معماری

مشخصات سیستم‌های باربر جانبی (طبق جدول 3-4 استاندارد 2800):

جهت x:  قاب خمشی متوسط                                      R=5

جهتy: قاب مهاربندی‌شده‌ی همگرای فولادی                R=3.5

گام اول: رسم خطوط شبکه و پیاده‌سازی پلان در محیط ایتبس

الف: در ابتدا از منوی new model جهت ایجاد مدلی جدید، واحد ها، نوع مقاطع و آیین نامه‌ های مورد استفاده فولادی و بتنی را انتخاب می‌کنیم.

• در قسمت steel section database مقاطع مورد نیاز را فراخوان می‌کنیم. با توجه به مقاطع موجود در ایران EURO را انتخاب می‌کنیم.
• آیین‌ نامه فولاد ایران (مبحث دهم) برگرفته از آیین نامه 2010 آمریکا می‌باشد لذا AISC 360-10 را انتخاب می‌کنیم و برای آیین‌ نامه بتن نیز از 19-318 ACI استفاده می‌ کنیم.

ب: در مرحله بعد جهت ترسیم خطوط شبکه و پیاده ‌سازی پلان در ایتبس مراحل زیر را طی می‌کنیم:

برای تسلط بیشتر به نحوه خواندن اطلاعات از نقشه بهتر است نقشه خوانی سازه را بلد باشید.

به دلیل اینکه فاصله خطوط شبکه ترسیم متفاوت است از گزینه  Custom Grid Spacing جهت ترسیم غیریکنواخت استفاده می‌کنیم.

پس از ok جهت تنظیم خطوط شبکه از منوی Edit قسمت Edit Story and Grid Systems را انتخاب می‌کنیم و مطابق شکل زیر تنظیمات را وارد می‌کنیم:

در عکس Grid System Data در قسمت Rectangular Grid به دو صورت مجزا و تجمعی می‌توان فواصل را وارد کرد که جهت راحتی کار و جلوگیری از اشتباه به‌صورت Spacing وارد می‌کنیم.

پ: جهت تنظیم ارتفاع طبقات و سایر ویژگی‌های آن از منوی زیر استفاده می‌کنیم:

در عکس Story Data در قسمت Master Story می‌توان طبقاتی که از لحاظ هندسه و مصالح به‌ کار رفته مشابه هم هستند را به‌ عنوان گروه در نظر گرفت تا اختصاص دادن بار و سایر اجزا طبقات با سرعت بیشتری انجام شود. لذا می‌توان در این پروژه طبقه اول را به‌ عنوان مرجع انتخاب می‌کنیم و سایر طبقات به‌ جز طبقه پشت‌ بام که مشخصاتش فرق می‌کند، زیر مجموعه طبقه اول شود.

در پایان هر مرحله فایل مورد نظر را از منوی File قسمت Save ذخیره کنید.

گام دوم: تعریف مشخصات مصالح

مصالح پیش‌ فرض نرم‌ افزار A 992Fy50 فولاد رایج در آمریکا و 4000Psi بتن با مقاومت 28Mpa می‌باشد. A61Gr 60 میلگرد طولی سازه‌ های بتنی می‌ باشد. به جهت تعریف ماده جدید با مشخصات مد نظر باید از منوی Define مطابق شکل زیر استفاده کنیم:

توجه به واحدهای هر کمیت بسیار ضروری می‌باشد. به همین جهت از منوی unit قسمت consistent unit را انتخاب و واحد مدنظر را تنظیم می‌کنیم.

بعد از انتخاب واحد مدنظر نوبت به تعریف مصالح می‌شود که می توانید ادامه این مرحله از کار را در PDF توضیحات برای تعریف مشخصات بتن، فولاد و میلگرد ها را مشاهده کنید.

گام سوم: تعریف و یا فراخوانی مقاطع تیر، ستون و سایر اعضای سازه‌ ای

در سازه‌های فولادی متداول و مسکونی کوتاه مرتبه، بیشتر از IPE تک و دوبل استفاده می‌کنیم که می‌توانیم آن را در ایتبس بسازیم یا از لیست مقاطع آماده استفاده کنیم. اگر استفاده از ستون دوبل امکان پذیر نبود، باید مقطع باکس یا H شکل استفاده کنیم که باید آن را با استفاده از Section Designer بسازیم.

کنترل فشردگی لرزه ای در مقاطع ساخته‌ شده به چه صورتی انجام می گیرد؟

✅ پاسخ سوال بالا و همینطور گام به گام ساخت مقاطع با ایتبس را می توانید در متن اصلی این ایبوک فوق العاده مشاهده کنید.

گام چهارم: مدلسازی سقف در پروژه سازه فولادی در ایتبس

در یک پروژه فولادی با سقف کامپوزیت، نحوه مدلسازی به شکل زیر است:

تفاوت slab و deck در مدلسازی سقف

از slab زمانی استفاده می کنیم که بخواهیم دال بتنی اجرا کنیم اما برای سقف های تیرچه بلوک، عرشه فولادی و کامپوزیت از deck استفاده می کنیم.

البته به دلیل اینکه انتقال بار در سقف تیرچه بلوک به صورت یک طرفه است می توان سقف تیرچه را به صورت دال یکطرفه (Slab) نیز مدل کرد.

✅ برای درک بهتر شما از این موضوع سقف تیرچه بلوک را هم در ایتبس مدلسازی می کنیم که می توانید این روش مدلسازی را در متن اصلی ایبوک مشاهده کنید.

گام پنجم: ترسیم اجزای سازه ای

ترسیم ستون

در ابتدا روی ایکون plan کلیک کرده و base  را انتخاب می کنیم

سپس در جعبه طبقات مشابه در پایین سمت راست جدول، روی گزینه one story کلیک کرده و گزینه similar stories را انتخاب می کنیم.

از فرمان زیر روش ترسیم سریع ستون را انتخاب می کنیم و و تک تک ستون ها را در مکان مورد نظر قرار می دهیم.

اگر ستونی را به اشتباه رسم کردید، ابتدا با زدن ایکون کیلک در نوار ابزار کناری، موس را به حالت انتخاب گر قرار می دهیم سپس روی ستون اشتباه کیلک می کنیم و گزینه delete را می زنیم و ستون اشتباه حذف می شود.

در شکل فوق نوع مقطع، زاویه، جهت جایگذاری ستون و… را می توان انتخاب کرد.

در تمامی ساختمان ها با توجه به شرایط اجرایی کف ستون ها باید پای تمامی ستون ها گیر دار باشد. 

چند سوال :

• ترسیم تیر ها به چه صورتی انجام می پذیرد؟
• انتهای تیر ها را باید  مفصلی کرد یا گیر دار؟
• راه حل سریع برای ترسیم کف طبقات چیست؟
• آیا سختی سازه مدل شده با سازه واقعی ما یکسان است؟
• در چه مواقعی سقف سازه را باید صلب در نظر گرفت؟

✅ قطعا پاسخ تمامی این سوالات را در متن اصلی و قابل دانلود ایبوک بیان خواهیم کرد.

گام ششم: تعریف بار و ترکیب بار

انواع بارها با توجه به مبحث 6 مقررات ملی ساختمان عبارت­ اند از:

بارهای ثقلی در نرم افزار:

1- بار مرده D

2- بار مرده اضافی (مخصوص سقف کامپوزیت) که برای کفسازی و تیغه­ بندی و… استفاده می­ شود. Super Dead (SD)

3- بار زنده غیر قابل کاهش که برای پارکینگ و انباری استفاده می­شود  Live

4- بار زنده که ضریب 0.5 در ترکیب بار می‌گیرد Live0.5 (مسکونی-اداری-کلاس درس…)(Live0.5)

5- بار زنده قابل کاهش که برای راه پله و تجمع استفاده می‌شود Live Reducible (LRED)

6- بار زنده قابل کاهش که ضریب 0.5 در ترکیب بار می‌گیرد) Reducible Live0.5 طبق مبحث ششم استفاده از این باردر اسکلت فلزی مجاز نیست).

تذکر: بار زنده مورد 4 را هم می‌توان از نوع Live0.5 و هم از نوع Live Reducible  تعریف کرد.

7- بار زنده تیغه بندی  PARTITION (طبق مبحث ششم ویرایش سال 98 بار تیغه از نوع متعارف مصالح، بار مرده محسوب می‌شود و از نوع  SDتعریف می‌گردد بنابراین می‌تواند حذف گردد و به جای آن از SD استفاده کرد).

8- LROOF و SNOW در سقف بام هم باید بار زنده بام منظور گردد و هم بار برف، در ترکیب بارها این دو جداگانه منظور می‌شوند.

9- بار MASS  ، برنامه ETABS جهت وزن طبقه از بارهای موجود در آن طبقه استفاده می‌کند. طبق مبحث 6 وزن طبقه بر اساس بار مرده و قسمتی از بار زنده و نصف وزن دیوارها و ستون‌های موجود در بالا و پایین طبقه محاسبه می‌گردد. وزن طبقاتی که ارتفاع دیوارهای بالا و پایین آن­ها یکسان است، به درستی انجام می‌شود.

بر این اساس در طبقه بام، جهت اصلاح وزن طبقه باید نصف وزن دیوارهای پایین را روی تیرهای تراز بام قرار داد. اگر این بار در بار مرده وارد شود، تیرهای طراحی شده برای این بار غیر اقتصادی می‌شود. برای اصلاح وزن بام و جلوگیری از غیر اقتصادی شدن مقاطع، بار MASS از نوع other تعریف می‌گردد که نصف وزن دیوارهای طبقه بام به تیرهای تراز بام در این حالت بارگذاری می‌شود.

جهت تنظیم انواع بارها از منوی Define قسمت Load Pattern مطابق شکل زیر تنظیمات را اعمال می کنیم اما برای اعمال ترکیب بارها چه باید کرد و کدام ترکیب بار را باید انتخاب کنیم؟

گام هفتم: بارگذاری

بار مرده سقف کامپوزیت بام:

همچنین بار زنده کف نیز مطابق مبحث ششم مقررات ملی ساختمان جدول 6-5-1 برای بام معمولی بار گسترده 1.5 کیلو نیوتن بر متر مربع و بار متمرکز 1.3 کیلو نیوتن بر متر مربع می باشد. و برای اتاق ها و سایر فضاهای خصوصی بار گسترده 2 کیلو نیوتن بر متر مربع را در نظر می گیریم.

اما پس از بارگذاری سقف­ ها نوبت به بارگذاری دیوار می‌رسد که جزئیات 4 نوع دیوار و همینطور راه پله را در این قسمت بررسی خواهیم کرد.

جزئیات جان پناه:

جزییات پله:

✅ ادامه روند محاسبات دستی و همینطور اعمال بار در ایتبس مانند بارگذاری آسانسور، اثرات p-Δ و نحوه محاسبه بار برف را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

گام هشتم: تحلیل سازه

برای کنترل مدل از منوی Analyze دستور Check Model را اجرا می کنیم. تمام گزینه ها را فعال می کنیم و مقدار Tolerance مورد قبول را برابر 0.01 متر وارد می کنیم و سپس دکمه ok را می زنیم. با این کار میتوانیم خطاهای تحلیل را حذف نماییم.

سپس از منوی Analyze دستور Set Analysis Options را اجرا نموده و مراحل زیر را انجام می دهیم.

روی نماد Full 3D را کلیک می کنیم تا تمام درجات آزادی فعال شود.

در مرحله بعد از منوی  Analyze دستور Run Analyze را اجرا می کنیم و سازه تحلیل می شود.

✅ گام نهایی که همان طراحی سازه است که در رابطه با تیپ بندی و کنترل ها صحبت شده است را می توانید مانند دیگر مراحل طراحی به صورت گام به گام در متن اصلی ایبوک مشاهده کنید.

طراحی پی با Safe

گام 1: بعد از طراحی کامل در ایتبس، خروجی ایتبس را در سیف وارد می کنیم.

برای این منظور ابتدا فایل ایتبس را تحلیل می کنیم سپس گام های زیر را انجام می دهیم:

فایل خروجی را با فرمت f2k  v12 ذخیره می کنیم. در این قسمت باید فقط بار طبقات بالا و کف فراخوان شود.

اگر سازه بتنی بود همان ترکیب بارهای سازه بتنی را برای طراحی پی فراخوان می کنیم اما اگر ترکیب بار برای سازه فولادی بود، باید ترکیب بار های مربوط به طراحی پی را جداگانه بسازیم. سپس این فایل ذخیره شده را در نرم افزار safe با فرمت  f2k فراخوانی می کنیم. مجددا در safe، فایل را با پسوند FDB ذخیره می کنیم.

در گام بعد به تعریف مصالح فولاد، بتن و میلگرد ها می پردازیم اکنون زمان این است که مقاطع پی و ستون رو تعریف کنیم اما یک سوال:

در گام 3 طراحی پی در safe تیک قسمت Thick Plate را بر میداریم یا خیر؟!

گام 4: تعیین مدول عکس العمل خاک بستر

برای پی های نواری رابطه تقریبی زیر بین مدول عکس العمل خاک بستر و تنش خاک حاکم است:

Ks = 1.2* q_all

اگر پی گسترده باشد نیز رابطه زیر برقرار است:

Ks = 0.6* q_all

تنش مجاز خاک باید بر اساس ازمایش های ژئوتکنیکی تعیین شود و بر اساس آن طراحی صورت گیرد. اما در این پروژه تنش مجاز خاک را 1.6 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در نظر می گیریم.

از منوی Define قسمت Soil Subgrade Properties تنظیمات مدول بستر را اعمال می کنیم:

✅ توضیحات گام 5 که وارد کردن ترکیبات بار تنش خاک و ترکیبات بار طراحی فونداسیون می باشد را می توانید در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

گام 6: ترسیم پی نواری با safe

بعد از وارد کردن ترکیب بار ها در گام 5 باید پی را رسم کنیم. جهت ترسیم پی ابتدا تیرهایی را جهت تعیین ناحیه پی ترسیم و سپس دال ساخته شده را بین تیرها رسم می کنیم.

پس از رسم دال، تیرهای ترسیم شده را حذف می کنیم.

✅ گام های بعدی طراحی پی را در متن اصلی و قابل دانلود ایبوک مشاهده کنید.

منابع

1. کتابخانه آنلاین عمران
2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 98
3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 99
4. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 92
5. آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله- استاندارد 2800 ویرایش4
6. جزوه طراحی سازه‌های بتنی و فولادی دکتر حسین زاده

1. مشخصات پروژه
2. رسم خطوط شبکه و پیاده‌سازی پلان در محیط ایتبس
3. تعریف مشخصات مصالح
4. تعریف و یا فراخوانی مقاطع تیر، ستون و سایر اعضای سازه‌ای
5. مدل‌سازی سقف
6. ترسیم اجزای سازه‌ای
7. تعریف بار و ترکیب بار
8. بارگذاری
9. تحلیل سازه
10. طراحی سازه
11. طراحی پی به کمک نرم‌افزار Safe

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