طراحی پروژه سازه فولادی 6 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.

در این ایبوک جامع  100 صفحه ای تمامی نکات طراحی سازه فولادی در etabs را  برای یک سازه 6 طبقه با سقف کامپوزیت به صورت گام به گام بیان خواهیم کرد و سپس به بررسی طراحی فونداسیون در safe خواهیم پرداخت.

 

مطالب این صفحه از سایت تنها بخشی از مطالب ایبوک می باشد، شما می توانید ایبوک جامع پروژه سازه فولادی را به همراه فایل های قابل ویرایش اتوکد، ایتبس و سیف آن منطبق بر سرفصل های زیر، در پایان همین صفحه دانلود نمایید.

 

بامطالعه این ایبوک جامع چه می‌آموزید؟

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

 

مشخصات پروژه فولادی با سقف کامپوزیت

نوع کاربری: مسکونی

محل احداث:  مشهد

خاک: تیپ III

مقاومت خاک زیر پی   𝑘𝑔/𝑐𝑚² 1.6 می باشد

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

نوع سقف: کامپوزیت

تعداد طبقات: 6 طبقه

 

 

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

جهت x:  قاب خمشی متوسط                                      R=5

جهتy: قاب مهاربندی‌شده‌ی همگرای فولادی                R=5.5

 

گام اول: پیاده‌ سازی پلان پروژه فولاد در 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 14-318 ACI استفاده می‌ کنیم.

 

 

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

 

 

به دلیل اینکه فاصله خطوط شبکه ترسیم متفاوت است از گزینه Custom Grid Spacing جهت ترسیم غیریکنواخت استفاده می‌کنیم. پس از زدن گزینه ی ok ، جهت تنظیم خطوط شبکه از منوی edit قسمت edit story and grid line 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 سازه‌ های فولادی بیشتر از IPE تک و یا دوبل و سوبل استفاده می‌کنیم که می توانیم بسازیم یا از لیست مقاطع آماده استفاده کنیم. اما اگر چنانچه به دلایلی نیاز به مقطع تیر ورق بود آنها را می‌سازیم و یا Import می‌کنیم.

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 به صورت رایگان مشاهده کنید.

گام چهارم: مدلسازی سقف در پروژه فولاد

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: بار و ترکیب بار

 

N	D	L	E	Fa	H	L0	Lr	R	S	W
بار جانبی فرضی	بار مرده	بار زنده طبقات به جز بام	بار زلزله طرح	بار سیل	بار ناشی از فشار جانبی	حداقل بار زنده گسترده	بار زنده بام	بار باران	بار برف	بار باد

 

بارهای ثقلی در نرم افزار:

بار مرده D

بار مرده اضافی (مخصوص سقف کامپوزیت) که برای کفسازی استفاده می شود Super Dead

بار زنده غیر قابل کاهش که برای پارکینگ و انباری استفاده می شود Live

بار زنده قابل کاهش که برای راه پله و تجمع استفاده می شود Reducible Live

بار زنده قابل کاهش که در بعضی موارد ضریب 0.5 در ترکیب بار می گیرد Reducible Live0.5

بار زنده تیغه بندی  Partition Live

برنامه ETABS طبق مبحث 6 وزن طبقه را بر اساس بار مرده و قسمتی از بار زنده و نصف وزن دیوار ها و ستون های موجود در بالا و پایین طبقه محاسبه می گردد. وزن طبقاتی که ارتفاع دیوار های بالا و پایین آنها یکسان است، به درستی انجام می شود.

 

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

 

 

گام هفتم: بارگذاری

بار مرده سقف کامپوزیت بام:

 

نام بار	وزن واحد حجم Kg/m3	ضخامت (cm)	وزن واحد سطح Kg/m2
موزاییک سیمانی	2400	2	48
ایزوگام			15
ملات ماسه سیمان	2100	3	63
بتن سبک با پوکه معدنی و سیمان	1300	10	130
دال بتنی	2500	10	250
سقف کاذب با اندود کچی			50
مجموع		306

 

 

 

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 بعد از بارگذاری سقف ها نوبت به بارگذاری دیوار ها می رسد که جزئیات 4 نوع دیوار و همینطور راه پله را در این قسمت بررسی خواهیم کرد.

جزئیات جان پناه:

 

نام بار	وزن واحد حجم Kg/m3	ضخامت (cm)	وزن واحد سطح Kg/m2
ملات ماسه سیمان	2100	2	42
هبلکس	2100	15	90
ملات ماسه سیمان	2100	2	42
ارتفاع دیوار		1m
مجموع		174

 

 

 

جزییات پله:

 

نام بار	وزن واحد حجم (Kg/m3)	ضخامت (cm)	وزن واحد سطح (Kg/m3)
سنگ مرمر پلاک	2700	3	81
ملات ماسه سیمان	2100	3	63
کرسی چینی با آجر	1850	10	185
بتن سقف	2500	9	225
تیر آهن سقف	—	—	20
سقف کاذب با اندود گج			50
زاویه پله با سطح افق به درجه			30
درصد پر بودن کف پله			90
مجموع			648

 

 

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: تحیل 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 ازادی 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 اول: 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 سوم طراحی پی در safe تیک قسمت Thick Plate را بر میداریم یا نه؟!

گام4: 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:

 

 

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. تحلیل و طراحی ساختمان‌های فولادی بر مبنای مقررات ملی ساختمان نوشته علی سیفی
2. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان
3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
4. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان
5. ایین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله- استاندارد 2800 ویرایش

 

• مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!

• ارسال سوال برای تولید محتوا