همان طور که می دانید در طراحی سازه اکثر ما با مشکل قرمز شدن تیر در ایتبس رو برو می شویم که باید این مشکل حل شود اما چگونه؟ آیا راه آن افزایش مقطع تیر است؟
در این مقاله کاربردی گام به گام رفع مشکل قرمز شدن تیر ها آشنا می شویم برای رفع خطاهای طراحی به مقاله رفع خطاهای پر تکرار طراحی در ایتبس مراجعه کنید.
⌛ آخرین به روز رسانی: 6 مرداد 1400
📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399
در این مقاله چه میآموزیم؟
1. علت قرمز شدن تیر ها در ایتبس:
مورد بسیار متداولی که در ساختمانهای بتن آرمه وجود دارد، قرارگیری تیرهای فرعی بر روی تیرهای اصلی است. مشکلی که طراحان در این شرایط با آن روبرو میشوند، قرمز شدن این تیرها به دلیل وجود پیچش زیاد است. در این شرایط چاره کار نه افزایش ابعاد مقطع بلکه لحاظ نمودن ضرایب اصلاح سختی پیچشی در آنها میباشد.

شکل 1قرمز شدن تیر
همانطور که در شکل مشاهده میکنید، تیرهای فرعی اتاقک آسانسور، باعث پیچش در تیر اصلی شده، بدین صورت که در تیرهای فرعی لنگر خمشی ایجاد میشود و از آنجایی که تیرهای فرعی به تیر اصلی متصل میباشند، باعث ایجاد لنگر پیچشی در تیر اصلی میشوند. (منظور از پیغام O/S وجود پیچش زیاد میباشد.)
مطابق با فلسفه اعمال ضرایب اصلاح سختی که قبلاً در مقاله ” ضرایب سختی تیر و ستون ” بررسی نمودیم، در وضعیت فعلی نیز به علت ترکهای پیچشی، درعمل تیر اصلی دوران کرده و سختی پیچشی آن کاهش مییابد؛ لذا بایست ضریبی برای اصلاح سختی پیچشی این تیرها در نظر گرفته شود.
برخلاف ضرایب اصلاح سختی خمشی تیرها و ستونها، مبحث نهم برای ضریب اصلاح سختی پیچشی، عدد مشخصی را بیان نمیکند، در عوض به صورت واضح اشاره دارد که در تحلیل سازه باید سختی پیچشی اعضای ترک خورده به نحو مناسب محاسبه و منظور گردد؛ بنابراین پروسه تشخیص ضریب اصلاح سختی پیچشی برخلاف ضریب اصلاح سختی خمشی، محاسباتی است.
دراین خصوص مبحث نهم در خلال بندهای ذیل، روش محاسبه ضریب اصلاح سختی پیچشی را بیان میکند.
2. رفع مشکل قرمز شدن تیر در ایتبس
مقدار Tu و ΦTcr از نتایج محاسبات نرم افزارهای مهندسی قابل استخراج بوده و به راحتی می توان ضریب اصلاح سختی پیچشی را با گام بندی تصویری زیر بدست آورد.
1.2 گام اول برداشت Tu و Tcr
مطابق با پیش فرض نرم افزار که سختی پیچشی آن عدد یک می باشد روند محاسبه را آغاز می نماییم. پس از طراحی اولیه مقادیر Tu و ΦTcr را با کلیک راست بر روی عضو تحت پیچش و طی مراحل زیر بدست می آوریم.

شکل 2نتایج طراحی تیر در ایتبس
بر روی گزینه Envelope کلیک کنید. همانطور که ملاحظه می کنید در این پروژه مقدار Tu=95.2204 kN.m می باشد.

شکل 3 لنگر پیچشی نهایی Tu
سپس به پنجره قبلی بازگردید و این بار گزینه Shear را انتخاب کنید.
همانطور که در تصویر زیر ملاحظه می کنید مقدار ΦTcr=39.2947 kN.m می باشد.

شکل 4 ظرفیت پیچشی تیر
2.2 گام دوم اصلاح سختی پیچشی تیرها
اگر Tu<ΦTcr باشد نیازی به اعمال ضریب کاهش سختی پیچشی نیست. ولی اگر Tu>ΦTcr بایستی به صورت آزمون و خطا ضریبی (کمتر از 1) را هر بار در قسمت مشخص شده در پنجره زیر وارد کرد تا نهایتاً Tu و ΦTcr تقریباً برابر گردند.

شکل 5 اصلاح سختی پیچشی
آیا در تمام تیرها مجاز به کاهش ضریب سختی پیچشی تیرها هستیم؟
خیر … به طور کلی با دو نوع پیچش روبرو هستیم.
پیچش تعادلی: در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم نیست؛ بنابراین در این اعضا امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود نداشته و عضو را برای لنگر Tu طراحی میکنیم. به طور مثال زمانی که یک قاب معین یا قسمتی معین از یک سازه معین را داشته باشیم، پیچش از نوع تعادلی میباشد.
نکته: تیرهای طره پیچش از نوع تعادلی داشته، یعنی امکان باز توزیع نیرو و کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد.

شکل 6 پیچش تعادلی
پیچش همسازی: در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم میباشد؛ بنابراین در این اعضا میتوان عضو را برای لنگر 0.75Tcr طراحی کرد.

شکل 7 پیچش همسازی
3. معرفی پلاگین ایتبس برای اصلاح خودکار سختی پیچشی تیرها
مطابق با سؤال و جواب کارگاه بتن کمیته ایرانی نرم افزار، در رابطه با پیشنهاد اعمال ضریب ترک خوردگی پیچشی برابر 0.15 که مطابق با توصیه آیین نامه آبا درگذشته بوده است اینگونه پاسخدادهشده است:

شکل 5 جواب کمیته ایرانی نرم افزار در رابطه با ضریب ترک خوردگی پیچشی
با توجه به این سؤال، اعمال ضریب 0.15 طبق آییننامه آبا درگذشته امکان پذیر نیست و در مواقعی که ممان پیچشی اسمی مقطع از لنگر پیچی آستانه بیشتر باشد (Tu>ϕTth) حتماً باید آرماتور حداقل پیچشی در آنها لحاظ شود.
مطابق با مطالب فوق، محاسبه ی ضریب کاهش پیچشی تیرها بهصورت جداگانه الزامی است. که درواقع محاسبه ی آنها بهصورت دستی زمان زیادی خواهد برد.
در ادامه با معرفی پلاگین پیچش همسازی در ETABS که توسط مهندس مرتضی باقری برنامهنویسی شده است میپردازیم که پیچش همسازی تیرها را در نرمافزار ETABS آسان و سریعتر میکند.
جهت استفاده از این پلاگین ابتدا متناسب با ورژن نرمافزار ETABS خود، پلاگین را از لینکهای زیر دانلود کرده و مطابق با شکل زیر پلاگین را برای نرمافزار تعریف کنید:
دانلود پلاگین پیچش همسازی برای ETABSv16 ورژن 1.0.1
دانلود پلاگین پیچش همسازی برای ETABSv18&19 ورژن 1.0.1

شکل 6 مسیر واردکردن پلاگین به نرمافزار ETABS
پس از اضافه کردن پلاگین به نرمافزار، میتواند از همان منوی Tools اقدام به باز کردن پلاگین کرده و آن را اجرا کنید. پس از اجرای آن پنجرهی زیر بازخواهد شد که مطابق با حساسیت پروژه ی خود میتواند آن را تنظیم کنید.

شکل 7 پلاگین پیچش همسازی در نرم افزار ETABS
در شکل 7، 𝜑T درواقع همان ضریب کاهش مقاومت پیچش برابر با 0.75 است. درقسمت Max Step مقدار تلاش، جهت رسیدن به عدد مورد در آزمون خطا را درخواست میکند و Max Tolerance حداکثر میزان نزدیکی اعداد به یکدیگر را درخواست میکند.
در مواقعی که تیک T modifier زده باشد؛ مقدار Torsion در قسمت property modifiers یک تیر را برابر با یک قرار میدهد و خود از اول آن را محاسبه میکند.

شکل 8 نمایش مقدار ضریب Torsion در قسمت Property Modifiers
در قسمت Load Combination در گزینه دارد که شما میتوانید با توجه نیاز خود یکی از آِن گزینهها رو انتخاب کنید.
پس از Ran کردن پلاگین نتایج به شما نمایش داده میشود که میتوانید این نتایج را به نرم افزار اکسل منتقل کرده و موارد را بررسی کنید.

شکل 9 نتایج به دست آماده از پلاگین پیچش همسازی
مشاهده میکنید که در بسیاری از تیرها مقدار ترکخوردگی پیچش آنها یک شده است. که این نشاندهنده آن است که تیر موردنظر نیاز به ضریب ترکخوردگی پیچشی نیست و عملاً اعمال ضریب ترکخوردگی پیچشی 0.15 برای تمام تیرها را رد میکند.
در ویدیو آموزشی رایگان از مهندس مرتضی باقری، به بررسی پیچش در تیرهای بتنی و معرفی پلاگین مربوط به پیچش همسازی در تیرهای بتنی پرداخته است.
❓ با این تفاسیر در چه اعضایی امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد؟
در تیرهای طره پیچش ایجاد شده از نوع تعادلی است. به این معنی که امکان باز توزیع نیرو و کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد. بنابراین در تیرهای طره نمی توان با کاهش ضریب سختی پیچشی این موضوع را حل کرد. در این حالت باید عضو را برای لنگر Tu طراحی کرد.
4. اصلاح سختی پیچشی در قالب یک ویدئو
در ویدئو آموزشی رایگان زیر که قسمت کوتاهی از ویدئو طراحی دستی تیر بتنی و تفسیر نتایج آن در Etabs2016 می باشد، مهندس آرزو محمدی ابتدا انواع پیچش را معرفی می کند و سپس نحوه محاسبه دستی آرماتورهای طولی و عرضی پیچشی را آموزش می دهد. این فیلم آموزشی را از دست ندهید.
5. خاموت پیچشی لرزه ای
در اعضایی که تحت پیچش خالص و قابل توجهی قرار می گیرند استفاده از ۲ آرماتور U شکل به صورت وصله پوششی مطلوب نیست. دلیل این امر از بین رفتن پوشش بتن در پیچش های بزرگ می باشد که نهایتا منجر به گسیختگی پیچشی زودرس می شود. (R25.7.1.6) همانطور که ملاحظه می کنید مقطع زیر یک تیر کناری بوده که به دال متصل است و اثر پیچش در آن قابل ملاحظه می باشد.

شکل 8 تنگ بسته به صورت وصله پوششی
اضافه می کنیم بنابر آیین نامه ACI استفاده از این شکل خاموت در سایر شرایط محدودیتی نداشته و فقط منظور اعضایی است که تحت پیچش قرار می گیرند (R25.7.1.7)
اما موردی که در اینجا می خواهیم به آن بپردازیم معمولا در مراجع فارسی کمتر به آن پرداخته می شود.
❓ در مقاطعی که تحت پیچش قابل توجهی قرار می گیرند، طراحی تنگ ویژه به چه صورت خواهد بود؟
تنگ ویژه، خاموتی است بسته، که در دو انتها به قلاب ویژه ختم می شود.
قلاب ویژه نیز، قلابی است با خم حداقل ۱۳۵ درجه.
همچنین تنگی که بخواهد در برابر پیچش مقاومت کند حتما بایستی به صورت تنگ بسته باشد. البته بایستی به این نکته اشاره کنیم که منظور از تنگ بسته این نیست که آرماتورهای عرضی به صورت یکسره باشد، می توان از یک آرماتور U به همراه آرماتور تک شاخه استفاده کرد که در هریک از شرایط به توضیحات بیشتری می پردازیم.
در مقطع مستطیلی زیر، با توجه به اینکه از هیچ طرفی محصور شدگی برقرار نیست؛ بنابراین قلاب انتهایی از هر دو سمت بایستی به خم حداقل ۱۳۵ درجه منتهی شود.

شکل 9تنگ بسته
ولی در مقطع زیر، با توجه به اینکه دال از سمت راست به محصور شدگی کمک می کند؛ خم این سمت را می توان ۹۰ درجه گرفت.

شکل 10تیر محیطی
با همین منطق می توان از خم ۹۰ درجه در هر دو انتهای تیر زیر استفاده کرد و لزومی به استفاده از خم ۱۳۵ درجه نیست!
نتیجه گیری
- نحوه اصلاح سختی خمشی و پیچشی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین نامه بتن آمریکا عملاً مشابه با یکدیگر می باشند.
- اعمال ضریب سختی خمشی و پیچشی در نرم افزار بسیار ساده و مشابه با یکدیگر می باشد، تنها تفاوت این است که “ضرایب اصلاح خمشی” توسط آیین نامه به صراحت و به صورت عددی بیان شده اند ولی برای ضریب اصلاح پیچش فرآیندی آزمون و خطایی نیاز است.
- برخلاف اینکه عموماً تصور می شود با اعمال ضرایب اصلاح سختی، جواب گرفتن از مقاطع دشوار خواهد شد، در مواردی نظیر پیچش، عکس این تصور برقرار است و با اعمال ضرایب پیچشی مناسب شرایط بهبود می یابد.
منابع
- Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
- EFFECTIVE RIGIDITY OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS IN SEISMIC ANALYSIS AND DESIGN, J.R. Pique and M. Burgos
- مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1399
- آیین نامه طراحی ساختمانها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش 4
مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
- 12
- 13
- 14
- قرمز شدن تیر در ایتبس و اصلاح ضریب سختی پیچشی تیرهای بتنی (آپدیت 1400)
- 16
- 17
- 18
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
- ارسال سوال برای تولید محتوا
سلام وقتتون بخیر بابت فایل ارائه شده علی الخصوص فیلم آقای باقری متشکرم و مطالب خوبی رو ارائه کردند و همچنین زحمات گروه ممنونم یه سوال دارم چرا باید کل تیرها رو سختی پیچشی رو کاهش دهیم آیا باعث تضعیف سازه نمیشود البته در فیلم هم کاهش مصرف آرماتور دیده میشود اگر پاسخ بنده رو بدهید ممنون میشم
پاسخ دهید
سلام مهندس عزیز وقت عالی بخیر ، ممنون از لطف و همراهی تون با گروه مهندسی سبزسازه ،در رابطه با سوال تون سختی پیچشی برای تیرهای که آیین نامه مجاز دونسته کاهش پیدا میکنه
پاسخ دهید
سلام وقت بخیر ممنونم از کمک تان با توجه به توضیحات ارائه شده یعنی اگر تیر تعادلی وجود داشته باشد پلاگین نسبت به تغییر ضریب پیچشی آن اقدامی نمیکنه و طراح بایستی مقطع را تغییر دهد یا باید قبل از استفاده از پلاگین باید نسبت به تغییر مقطع تیرهای تعادلی اقدام شود بعد از آن از پلاگین استفاده نمود. باتشکر
پاسخ دهید
سلام مهندس وقت تون بخیر ، محاسباتی که پلاگین انجام میدهد، فقط برای تیرهایی است که باز توزیع لنگر نیاز است. بنابراین در سایر تیرها پلاگین بطور هوشمند و متناسب با بارهای موجود تشخیص میدهد که سختی پیچشی نباید تغییر کند.
پاسخ دهید
سلام. بعد از ران کردن پلاگین محاسبه ضریب ترک خوردگی پیچشی ایتبز(۲۰۱۶) هنگ میکنه و دیگه نمیشه کاری کرد. علتش چیه؟
پاسخ دهید
سلام
ایتبس من ورژن ۲۱ هست و پلاگین ها ورژن ۲۱ نداره چطور میتونم از این پلاگین استفاده کنم؟
پاسخ دهید
سلام پلاگین هایی که برا ایتبس ۱۹ هستن ورژنهای بالا رو هم جواب میدن، به عنوان مثال پلاگین پیچشی که مهندس باقری کدنویسی کرده، نوشته شده برای ورژن ۱۹، ولی در ایتبس ورژن ۲۱ نیز پلاگین کار میکنه.
پاسخ دهید
با سلام و خسته نباشید. از پلاگین استفاده کردم و پیچش جواب داد. آیا برای کنترل های بعد طراحی، مثل کنترل نامنظمی، دریفت و.. که لازم هست قفل نرم افزار باز بشه و با یک سری تغییر دوباره مدل آنالیز بشه، هر بار بایستی از طریق این پلاگین، نرم افزار رو run کرد یا همون دفعه اول کفایت میکنه؟
پاسخ دهید
سلام
باتغییر مشخصات سازه(تیر، ستون و ….) لازم است کنترلهای لازم دوباره انجام شود.
البته توصیه میشود با یکی از آنالیزهای میانی و تنظیم سختی پیچشی کنترل دریفت و … را انجام دهید، سپس زمانیکه ادعای اتمام کنترلها و جواب گرفتن از آنها را دارید، دوباره سختی پیچشی را اصلاح کرده و کنترلها را نهایی کنید.
اگر طراحیتان لب مرزی برای المانها نباشد، معمولاً کنترلها با تغییر اندکی در سختی پیچشی نیز جواب میدهند.
پاسخ دهید
سلام و وقت بخیر. تشکر میکنم بابت پلاگین و آموزش.
به یه مشکل برخوردم و این هست که Fi Tcr و Tu در بعضی تیرها منطبق با result پلاگین نیست.(از ورژن ۱۹ ایتبس استفاده میکنم)
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب. با آموزش پیش رفتم و در نهایت این پیغام رو داد:
complet but telorance not ok
مشکل از چیه؟
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب. باید Max Step و Tolerance را به صورتی وارد کنید که Tu به Phi Tcr کاهش داده شود. در واقع Tolerance اختلاف Tu با Phi Tcr می باشد که هر چقدر کوچکتر باشد دقت محاسبات بالاتر می رود.
به عنوان فرض اولیه می توانید Max Step را روی ۱۰ و تلورانس را روی ۱۰ کیلوگرم متر قرار بدهید. در این حالت ممکن است زمان بررسی یکم طولانی تر شود ولی دقت آن بالاتر می رود. اگر با ۱۰ گام همگرا نشد نرم افزار پیغام Not Compelete می دهد که در این حالت تعداد Step ها را باید افزایش بدهید.
پاسخ دهید
متشکرم. رفع شد
پاسخ دهید
سلام
وقت بخیر
تو فیلم آموزشی گفته شده که آیین نامه را بذارید رویACI318-11 آیا باید از اول تا آخر طراحی سازمون تو ایتبس ورژن ۱۶.۲.۱ روی همین کد تنظیم شده باشه؟
پاسخ دهید
سلام، وقت بخیر
خیر، فقط برای کنترل ارماتور پیچشی این کار را انجام میدهید.
پاسخ دهید
با سلام
برای ایتبس ۲۰۲۱ جواب نمیده
پاسخ دهید
سلام
پلاگین ارائه شده برای ایتبسهای ورژن ۱۶، ۱۸ و ۱۹ میباشد. میتوانید کنترل نهایی و پیچش را روی ورژنهای مذکور انجام دهید.
پاسخ دهید
با سلام اگر ضریب پیچشی ۰٫۱۵ اختصاص داده شود ولی تیرها برای phi*Tcr طراحی و آرماتورگذاری انجام شود، آیا روش صحیحی خواهد بود؟
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب. خیر. درصورتی که تیر نامعین باشد و پیچش آن از نوع پیچش همسازی باشد (تعادلی نباشد)، ضریب اصلاح سختی پیچشی (بر مبنای باز پخش نیروهای داخلی) بر اساس روش آزمون و خطا تعیین می شود.
پاسخ دهید
سلام و عرض ادب
برای محاسبه ضریب ترک خوردگی پیچشی آیا الزامی هست که از تریب بارهای استاتیکی استفاده کنیم ؟ چون تحلیل ما بر اساس تحلیل دینامیکی طیفی هست میشه در محاسبه ضریب کاهش سختی پیچشی از ترکیب بارهای دینامیکی استفاده نمود؟
یسوال دیگه هم اینه که من در سازه برای پاگردهای پله در تراز نیم طبقه تیر طره دارم آیا بعد از محاسبه و اعمال ضریب ترک خوردگی پیچشی با پلاگین مهندس باقری ، باید این تیرهارو انتخاب کنم و ضریب ترک خوردگی پیچشی اونهارو دوباره به یک تغییر بدم ؟
و سوال آخر اینکه پلاگین مهندس باقری عزیز در سقفهای با دیافراگم نیمه صلب که بار محوری در تیرها داریم نتایج درستی نمیده ، آیا میشه گفت نتایج پلاگین برای این دیافراگم ها دست بالا تر و در جهت اطمینان بیشتری هست ؟ چون نیروی محوری ایجاد شده در تیرها ناشی از بار جانبی خاک از نوع فشاری بوده و این نیروی فشاری باعث افزایش نیروی مقاوم پیچشی تیر میشه ؟ در حالی که در حالت عادی این نیروی محوری را نداریم ؟
پاسخ دهید
سلام مهندس
۱- بر اساس ترکیب بارهایی که سازه را طراحی کردید لنگر پیچشی وارد بر مقطع محاسبه می شود و باید ضریب سختی پیچشی را با همین ترکیب بارها محاسبه کنید.
۲- بله، چونکه در این تیرها پیچش تعادلی خواهید داشت و مجاز به کاهش لنگر پیچشی نیستید.
۳- این استنباط که نیروی محوری فشاری باعث افزایش مقاومت پیچشی مقطع می شود کاملا صحیح است. جهت صحت سنجی می توانید ضریب سختی پیچشی یک نمونه تیر را در ایتبس به صورت دستی بدست بیاورید و با نتیجه بدست آمده در پلاگین مقایسه کنید.
پاسخ دهید