
- تعداد صفحات: 102
- سطح لازم برای درک مطلب: سال 4 کارشناسی
- آخرین ویرایش: 1404
- شابک: 3-02-7589-622-978
- تولید کنندگان محتوا:
222,000 تومان
دریافت این کتاب الکترونیک
تولید کنندگان آموزش

آیا تا به حال به این موضوع فکر کردهاید که نیروهای قائمی که به سازهها وارد میشوند، فقط به صورت ثقلی و به سمت پایین نیستند؟ آپلیفت یا نیروی بالابرنده یکی از مهمترین مسائلی است که طراحان سازه باید در تحلیل و طراحیهای خود مدنظر قرار دهند. این پدیده بهویژه در سازههایی که در معرض بارهای زلزله، بادهای شدید یا شرایط خاص ژئوتکنیکی قرار دارند، اهمیت بیشتری پیدا میکند.
آپلیفت میتواند باعث مشکلات جدی در پایداری و عملکرد ساختمانها شود. اما چگونه میتوانیم از تاثیرات منفی این نیروها جلوگیری کرده و آپلیفت را کنترل کنیم؟ آیا نرمافزارهای مهندسی مانند ETABS و SAFE میتوانند ما را در مدیریت این پدیده یاری کنند؟
در این مقاله، پدیده آپلیفت و عوامل موثر بر وقوع آن، به همراه ارتباط آن با سایر نیروها و پدیدهها به صورت جامع ارائه میگردد. سپس توصیههای مهم آییننامهای در خصوص مدیریت آپلیفت بررسی شده و راهکارهای عملی برای کاهش اثرات آن در طراحی مطرح میشود. در بخش پایانی، مراحل دقیق کنترل آپلیفت در نرمافزارهای ETABS و SAFE، به همراه تصاویر و توضیحات گامبهگام، آموزش داده میشود تا این مقاله به یک منبع کاربردی و جامع برای طراحان و دانشجویانی تبدیل شود که به دنبال درک بهتر پدیده آپلیفت و ارتقای توانایی خود در طراحی سازههای ایمنتر هستند.

⌛ آخرین به روز رسانی: 7 اسفند 1404
📕 تغییرات به روز رسانی: آپدیت بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1398
آپلیفت (Uplift) به معنای بلند شدگی یا برکَنِش است. منظور از بلند شدگی می تواند موارد زیر باشد:
ولی زمانی که در طراحی سازه از آپلیفت بحث میکنیم معمولاً دو مفهوم زیر دنبال می شود:
1. در وهله اول آپلیفت عبارت است از نیروی کششی به وجود آمده در ستون تحت یک ترکیب بار مشخص که در نتیجهی آن، ستون تمایل دارد به سمت بالا حرکت کند که نمونههایی از آن را در تصاویر زیر مشاهده میکنید. معمولاً این نوع آپلیفت در ETABS کنترل می شود.

اعمال نیروی رو به بالا در ستون
2. در صورتی که اتصالات ستون به پی که در واقع همان بیس پلیت یا کف ستون است به خوبی طراحی شده باشند و نیروهای ایجاد شده در ستون بتوانند به پی منتقل شوند، امکان بلندشدگی فونداسیون از روی خاک وجود خواهد داشت و در نتیجه خاک زیر پی که کشش را تحمل نمی کند، دارای فشار صفر خواهد بود. البته توجه شود که آپلیفت در پی مفهوم کلی تری نسبت به حالت قبل دارد و صرفاً ناشی از نیروی کششی ستون نیست، بلکه لنگر های منتقل شده از ستون به پی نیز می تواند موجب بلند شدگی پی گردد.
در مقیاس بزرگ تر برآیند نیرو ها و لنگر های منتقل شده از تمامی ستون ها، می تواند با یک خروج از مرکزیت نسبت به مرکز سطح پی اثر کند، که با توجه به این که در اکثر کارهای طراحی فرض بر صلب بودن پی است، امکان بلند شدگی قسمتی از پی وجود خواهد داشت (به تصاویر زیر توجه کنید). این نوع uplift در SAFE کنترل می شود.

شکل 2- ایجاد تنش کششی در پی براثر لنگر ستونها

شکل 3- ایجاد آپلیفت در پی
برای کاهش اثر بلند شدگی در ستونها معمولاً راهکارهای زیر ارائه میشود.
1. تغییر محل مهاربند: با توجه به این که ستون های گوشه، کناری و میانی دارای سطح بارگیر ثقلی متفاوت می باشند، لذا مطلوب است که مهاربند ها در کنار ستون هایی قرار گیرند که سطح بارگیر بزرگ تری داشته و سهم بیشتری از نیروی ثقلی دارند. البته به لحاظ معماری معمولاً جانمایی مهاربند در دهانه های داخلی مطلوب نیست که در نظر گرفتن این امر و ایجاد تعادل بین آن ها از جمله چالش های مهندسین طراح است.
2. افزایش تعداد دهانه های مهاربندی شده (خصوصاً در طبقه اول): با افزایش تعداد دهانه های مهاربندی شده، نیروهای جانبی زلزله توسط تعداد بیشتری از مهاربند ها تحمل میشوند و نتیجه اینکه، نیروی هر یک از مهاربند ها کاهش پیدا خواهد کرد. این روش علاوه بر این که نیروی uplift در ستون را کاهش میدهد، باعث کوچک تر شدن مقاطع بادبند ها نیز می شود.
3. استفاده از بادبند در دهانه های با طول بزرگ تر: با توجه به این که می دانیم این مؤلفه قائم نیروی مهاربند است که باعث آپلیفت در ستون می شود، لذا هر راهکاری که مؤلفه قائم نیروی مهاربند را از بین ببرد، باعث کاهش اثر uplift در ستون خواهد شد. مشخص است که هر چه مهاربند ها به صورت افقی تر (با زاویهی کوچک تر نسبت به افق) قرار گیرند، مؤلفه افقی آن ها نسبت به قائم بزرگ تر خواهد شد. علاوه بر بزرگ تر شدن مؤلفه افقی نیروی مهاربند، عملاً در برابر زلزله عملکرد مطلوب تری خواهد داشت و می توان مقطع بهینه تری را برای مهاربند به دست آورد.
4. تغییر نوع مهاربند ها: با دقت در جدول 3-4 آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800 – ویرایش 4) مشخص می شود که با تغییر بادبند ها از نوع همگرای معمولی به مهاربند همگرای ویژه یا واگرای ویژه و یا حتی به مهاربند کمانش تاب، ضریب رفتار سازه افزایش پیدا کرده و در نتیجه نیروی زلزله طراحی کاهش پیدا می کند.
5. استفاده از چیدمان های خاص: با استفاده از بعضی چیدمانهای خاص، نیروی کشش مهاربندها توسط همدیگر خنثی میگردد. ازجمله این چیدمان های خاص میتوان به DiaGrid و Steel Braced Tube اشاره کرد که در شکل زیر نمونه از آن را مشاهده میکنید. البته عمده کاربرد این نوع از مهاربندها در ساختمانهای بلندمرتبه است. تئوری این نوع از چیدمان به این شکل است که در هر طبقه از ساختمان، المانی از مهاربند قرار میگیرد ولی طرز قرارگیری این مهاربندها به شکلی است که مجموعه مهاربندها خود یک مهاربند بزرگتر تشکیل میدهند.


استفاده از چیدمان های خاص در اتصال مهاربند جهت حذف آپلیفت
در شکل فوق نیروهای ایجادشده در هر یک از المانها نشان دادهشده است. همانطور که مشخص است، تحت بارهای جانبی، نیروهای ایجادشده در المانها بهگونهای است که اثر هم را خنثی میکنند و کمترین اثر را بر روی گرهدارند.
همانطور که قبلاً نیز گفته شد، این نوع چیدمان معمولاً در ساختمانهای بلندمرتبه به کار گرفته میشود. ولی مهندس طراح میتواند از نوع چیدمان الگو گرفته و با جا به جایی مهاربندها در دهانههای مختلف، اثر مهاربندها را توسط یکدیگر خنثی یا به حداقل برساند. ولی باید دقت کرد که این کار نیازمند مهارت و قضاوت مهندسی بالایی است؛ چراکه با جابه جا کردن مهاربندها در دهانههای مختلف امکان ایجاد انواع نامنظمی ها از قبیل نامنظمی هندسی، نامنظمی قطع سیستم باربر جانبی، نامنظمی مقاومت جانبی و نامنظمی سختی جانبی وجود خواهد داشت.
6. افزایش ضخامت صفحه ستون (Base Plate) و افزایش تعداد بولت ها: در صورتی که نتوان با استفاده از پنج روش اشاره شده ی قبلی نیروی بلندشدگی را کاهش داد، نیروی بلندشدگی ایجاد شده باید توسط المان های سازه تحمل گردد. از جملهی این المان ها، صفحه ستون است که میتوان با افزایش ضخامت صفحه ستون (برای جلوگیری از جاری شدن آن در خمش) و افزایش تعداد بولت های ورق پای ستون، سازه را برای تحمل نیروی بلند شدگی مقاوم کرد. در طراحی ها حتماً باید دقت شود تا بولت ها، طول مهار کافی داشته باشند و به اندازه کافی در پی فرو رفته باشند.
توجه: در بعضی از منابع برای کاهش بلند شدگی، سنگین کردن کف های سازه نیز توصیهشده است. ولی دقت شود که این روش اصلاً مطلوب نیست و با افزایش وزن سازه، نیروی زلزله و برش پایه وارده برسازه نیز افزایش پیدا خواهد کرد که درنتیجهی آن، مقاطع بزرگتری طراحی خواهند شد که اقتصادی نیست.
برای کاهش اثر بلند شدگی و یا مهار آن در پی میتوان به روشهای زیر اشاره کرد:
لازم به ذکر است که مسلماً روشهای اشارهشده در قسمت ستونها نیز در کاهش بلند شدگی پی تأثیر دارند.
✅ توضیحات مفصل این بخش را در متن اصلی ایبوک مطالبعه کنید.
تحلیل دینامیکی طیفی و تحلیل استاتیکی معادل از روشهای اصلی ارزیابی رفتار سازه در برابر زلزله هستند که هر یک ویژگیها و کاربردهای متفاوتی دارند و در کنترل آپلیفت در فونداسیونها تأثیر قابلتوجهی دارند.
انتخاب روش تحلیل مناسب به پیچیدگی سازه و میزان اهمیت کنترل آپلیفت بستگی دارد. تفاوت بین دقت و پیچیدگی تحلیل دینامیکی طیفی و تحلیل استاتیکی معادل در کنترل آپلیفت (بلندشدگی) در فونداسیونها بهصورت زیر است:
هم زلزله استاتیکی و همدینامیکی را میتوان به سیف ارسال و طراحی فونداسیون را انجام داد. اما در مواردی که در پی، آپلیفت داشته باشیم (حتی اگر جزئی باشد) طبق توصیه شرکت CSI بهتر است در آنالیز و طراحی پی از زلزله دینامیکی طیفی (SPEC) استفاده نکنیم زیرا این تحلیل دارای ماهیت فرمولبندی خطی سازه است و طراحی پی و کنترل خاک باید با زلزله استاتیکی (با ترکیب بارهای غیرخطی) انجام شود.
متن توصیه CSI :
For foundation analysis and design, nonlinear uplift cases may not be converted from spectrum combinations because response spectrum analysis is a linear formulation. As an alternative, spectrum story forces may be applied within ETABS manually as a lateral load case, then response may be exported to SAFE for foundation design (CSI- Knowledge Base).
با استفاده از تحلیل استاتیکی معادل، میتوان بارهای زلزله را به طور سادهتر و با ترکیب بارهای غیرخطی محاسبه کرد. این روش به طور دقیقتری برای ارزیابی آپلیفت در فونداسیونها مناسب است زیرا میتواند اثرات بلندشدگی را که به طور غیرخطی با بارهای زلزله تعامل دارند، مدلسازی کند. به همین دلیل، این روش برای طراحی فونداسیونهایی که آپلیفت دارند، اقتصادیتر و اصولیتر به نظر میرسد.
در تحلیل دینامیکی طیفی، چون بارها به طور خطی تحلیل میشوند و اثرات غیرخطی کنترل نمیشود، ممکن است نتایج دقیقی در مورد کنترل آپلیفت ارائه ندهد. برای ارزیابی دقیقتر نیروهای بلندشدگی در فونداسیونها، نیاز به رویکردی است که اثرات غیرخطی را نیز در نظر بگیرد. تحلیل دینامیکی طیفی نمیتواند این کار را به طور کامل انجام دهد.
پیش از تشریح گامبندی نحوه ساخت زلزله استاتیکی معادل زلزله دینامیکی، لازم است بدانید که برخی از طراحان به نتایج دریفت حاصل از زلزله دینامیکی اعتماد ندارند. این مسئله در ورژن های پایین ایتبس، بهخصوص در ETABS 9 که بیشتر خروجیها (بهجای drift) بهصورت displacement هستند، بحرانیتر است.
از همین رو مهندسان طراح ترجیح میدهند مستقیماً از زلزله دینامیکی استفاده نکنند و یا در برخی موارد خاص همچون زمانی که طراح (جهت استفاده از تخفیف ۱۰ یا ۱۵ درصدی بار زلزله در همپایهسازی) اصرار به استفاده از زلزله دینامیکی داشته باشد، میتواند ابتدا در ایتبس زلزلههای استاتیکی (از نوع user load) و بر اساس توزیع دینامیکی بسازد سپس طراحی را انجام دهد.
لازم به ذکر است این کار به علت تغییر ماهیت نوع بار و در نظر گرفته نشدن اثر سختی در زمان تناوب، دارای خطا در طراحی سازه است و توصیه نمیشود، در ورژن های جدید ایتبس این مشکل رفع شده و فقط کافی است برای کنترل تنشها در سیف این تعریف بار استاتیکی صورت گیرد.
برای ساخت زلزله استاتیکی معادل زلزله دینامیکی لازم است بعد از تحلیل دینامیکی سازه در ایتبس، ابتدا مطابق شکل زیر از فایل اصلی یک Save As گرفته شود و این مراحل در فایل مجزایی از فایل اصلی انجام شود.

مسیر Save As گرفتن از فایل اصلی
سپس در فایل جدید از منوی Display گزینه Show Tables را انتخاب میکنیم.

شکل 73- مسیر انتخاب Show Tables
سپس در پنجره بازشده، از مسیری که در شکل زیر نشان داده شد، گزینه Story Forces را برای نمایش نیروهای هر طبقه انتخاب میکنیم.

انتخاب جدول Story Forces
لازم است تبدیل زلزله دینامیکی به زلزله استاتیکی معادل برای زلزله دینامیکی راستای X و Y و با خروج از مرکزیت و بدون خروج از مرکزیت انجام شود. در این قسمت برای نمونه آموزش برای بهدستآوردن زلزله استاتیکی معادل از زلزله دینامیکی راستای X و بدون خروج از مرکزیت ارائه خواهد شد. در پنجره بازشده مطابق شکل بالا برای به دست آوردن زلزله معادل استاتیکی از زلزله دینامیکی Sx، لازم است با کلیک راست بر روی عنوان Output Case گزینه Sx را انتخاب میکنیم.

✅ ادامه توضیحات مفصل این بخش را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.
نرمافزار سیف (SAFE) یک ابزار تخصصی برای تحلیل و طراحی دالها و پیهای بتنی است که امکانات جامعی برای مدلسازی، تحلیل و طراحی سازههای افقی ارائه میدهد که یکی از این امکانات، امکان کنترل آپلیفت پی است. برای کنترل آپلیفت در سیف، باید تنش زیر پی مورد بررسی قرار گیرد. بند 7-4-5-1-8 مبحث هفتم ویرایش 1392 تأکید میکند که در هیچ نقطهای از پی نباید کشش ایجاد شود مگر در شرایطی که کشش ایجادشده توسط شمع یا مهار تحمل شود.

ویرایش جدید مبحث هفتم مقررات ملی مستقیماً به کنترل تنش زیر پی در تمام پیهای سطحی اشاره نمیکند؛ اما با این پیشفرض که بهطورکلی هیچ نقطهای از پی نباید به کشش بیفتد، در بند 7-4-5-1-8 برای پیهای منفرد استثنا قائل شده و اجازه میدهد که یکچهارم از عرض پی منفرد به کشش بیفتد.

✅ ادامه توضیحات این بخش و سایر نکات در خصوص کنترل آپلیفت از جمله نحوه کنترل آپلیفت در ایتبس به طور مفصل در متن اصلی ایبوک توضیح داده شده است. شما می توانید با مراجعه به فایل پی دی اف این ایبوک و مطابق بر فهرست مطالب آن ها را مطالعه کنید.
در این ایبوک به بررسی دقیق مفهوم آپلیفت و تاثیرات آن بر سازهها پرداخته شد. همچنین راهکارهای مختلفی برای کاهش اثرات منفی آپلیفت بر ستونها و پیهای ساختمانها معرفی گردید. با توجه به اهمیت این مسئله در طراحی و تحلیل سازهها، نرمافزارهای ETABS و SAFE به عنوان ابزارهای مهم برای کنترل آپلیفت در این مقاله بررسی شدند. علاوه بر این، نکات مهم آییننامهای و روشهای مختلف تحلیل و طراحی به منظور کاهش آسیبهای ناشی از آپلیفت ارائه شد که میتواند به مهندسان کمک کند تا تصمیمات بهتری در فرآیند طراحی اتخاذ کنند.
در نهایت، توصیه میشود طراحان سازه با دقت به تحلیلهای آپلیفت توجه کنند و از روشهای معرفی شده به منظور کاهش اثرات منفی آن بهرهبرداری کنند تا علاوه بر افزایش دوام و عملکرد سازه، هزینههای اضافی ناشی از تعمیرات و تقویتهای احتمالی را نیز کاهش دهند.

مسیر یادگیری برای حرفه ای شدن
مطلبی میخواهید که نیست ؟ از ما بپرسید تا برایتان محتوا رایگان تولید کنیم!
سلام
دم شما گرم
خیلی خوب و نسبتا کامل
خسته نباشید و موفق باشید!
پاسخ دهید
سلام
مهندس اونجا که FX رو ساختیم تکلیف FY چی شد؟؟
FX رو با خروج از مرکزیت مثبت و منفی وارد کنیم؟؟ یعنی دو بار تعریف کنیم؟
در LOAD CASES فقط SX رو اصلاح کنیم؟ تکلیف SPXP (با خروج از مرکزیت) چی میشه؟
پاسخ دهید
سلام. مراحل کار به عنوان نمونه بود و باید برای Fy هم ترکیبات بار استاتیکی رو بسازیم.
برای تبدیل کل الگوهای بار دینامیکی هم باید هم برای بارهای دارای خروج از مرکزیت و هم بدون خروج از مرکزیت و در دو جهت x و y این کار را انجام دهید.
پاسخ دهید
سلام
مقاله آپلیفت رو چطوری دانلود کنم؟
پاسخ دهید
سلام مهندس عزیز. مقاله کنترل آپلیفت در ساختمان در حال تکمیل و اصلاحه و تا یکی دو روز دیگه قابل دانلود خواهد بود.
پاسخ دهید