بارگذاری بار سازه و ترکیبات بار
منوی mass source و p-delta با استفاده از نیروی های ثقلی تکمیل میشود.
یکی از مهمترین منو های نرم افزار ایتبس ، Load patterns است که در آن نیروهای ثقلی(مرده و زنده) و جانبی (زلزله ، باد ، خاک ) معرفی می شود . بطور مثال باید بار زلزله در دوجهت x وy معرفی شده و میزان 5 درصد خروج از مرکزیت مثبت و منفی اعمال شود . ( میتوان به روش ExALL و EyALL عمل نمود که کار را برای تحلیل طیفی و همپایه سازی آن ساده تر می کند.)
نیروی جانبی زلزله دو فاکتور دارد : C (ضریب زلزله) و ضریبk که در توزیع نیروی جانبی لرزه ای اهمیت دارد.بارگذاری بار سازه و ترکیبات بار
یکی از پارامترهای مهم در توزیع نیروی زلزله ، برش پایه V است :
که در آن W وزن کل ساختمان و C ضریب زلزله است. برش پایه به مجموع نیروهای جانبی اطلاق می گردد که در تراز پایه به ساختمان اعمال می گردد .
* برای مبحث زلزله ، معرفی آن و نحوه محاسبه ضریب زلزله ، مطالب ب جداگانه نوشته شده است .
در قدم بعد نوبت به shell uniform Load set می رسد . ما به کمک این ابزار می توانیم بارگذاری سقف خود را گروه بندی کنیم . بطور مثال اگر ساختمان ما شامل دو طبقه پارکینگ ، یک طبقه تجاری ، دو طبقه اداری باشد ، باید چهار گروه بار شامل پارکینگ ، تجاری ، اداری ، پشت بام ایجاد کنیم . توجه شود که بارهای زنده از مبحث ششم مقررات ملی ساختمان قابل برداشت است . بطور مثال بار زنده تجاری در همکف و ورودی 500 کیلوگرم بر مترمربع است اما کاربری تجاری در سایر طبقات 350 کیلوگرم بر مترمربع می باشد . در مجتمع های مسکونی لابی و محل تجمع دارای 500کیلوگرم برمترمربع بار زنده است اما طبقات دیگر 200کیلوگرم برمترمربع بار زنده را دارا هستند.
همچنین بار زنده پارتیشن معادل 100کیلوگرم برمترمربع نیز باید افزوده شود . نظر برخی مهندسین براین است که بار زنده پارتیشن صرفا برای مکان های اداری و یا بخش هایی است که پارتیشن های قابل جابجایی دارند و چون دیوارها (تیغه) های طبقات مسکونی قابل جابجایی نیستند باید بار مرده در نظر گرفته شوند اما عرف آن بار زنده است.
نکته بعدی نحوه وارد کردن بار لرزه ای قائم Evیا Ez یا Fv است .
Fv = 0.6 . A . I . Wp
که در شهر تهران و و مناطق مانند آن برای یک ساختمان مسکونی معادل 21/0 بار مرده و زنده بوده و چون در پهنه خطر لرزه ای بسیار زیاد است و دارای گسل های فعال بسیاری در محدوده خود است باید در کل سازه اعمال شود اما طبق بند 2800 میزان Wp که باید در رابطه جایگذاری کرد تنها بار مرده است . می توان 21 درصد به بار مرده در ترکیبات بار اضافه کرده و در ادامه فقط بر روی کنسول ها 21 درصد بار زنده به طور جداگانه اعمال شود.
تاریخچه ثبتی در نواحی نزدیک گسل نمایشگر حرکت شدید زمین بصورت قائم هستند و زلزله های حوزه نزدیک به علت اثر برجسته و مخرب مولفه قائم زلزله از زلزله‌های حوزه دور، متمایز می‌شوند. تأثیر این مولفه به خصوص بر روی دهانه های بلند و کنسول ها جدی تر است. گسل زاگرس طولانی ترین و بزرگترین گسل در ایران و شهرهای تهران و تبریز خطرناک ترین شهرها از لحاظ لرزه خیزی می باشند .
یک نکته حقیقی وجود دارد که سقف دال وافل دوطرفه بار مرده بتن بیشتری نسبت به تیرچه های یکطرفه دارد اما کیفیت آن در تولید قالب ، طراحی ، اجرا و نظارت شرکت اندیشه بنای حاتم برخلاف سقف های دیگر با تیرچه های یکطرفه قابل تضمین بوده وتمامی عملیات مونتاژ آن در حین ساخت به خوبی قابل تفحص و وارسی است. از مزایای دیگر آن این است که بار در دال دو طرف روی چهار تیر اطراف خود (دهانه طولانی تر ، سطح بارگیر بیشتر ) تقسیم بندی می شود و کیفیت میلگرد و بتن آن قابلیت بررسی کامل را دارد .
استفاده از قالب های جداشونده حاتم که براحتی از سقف جدا می شود این امکان را می دهد که یک سقف کاملا یپارچه و استاندارد داشته و هیچ مصالح اضافه ای داخل آن نباشد که همین مهم صلبیت را افزایش داده و خود آن مسبب کاهش ارتعاش سقف و عملکرد بهتر آن تحت اثر زلزله شود. در هنگام بتن ریزی آب بتن توسط قالب های پلاستیکی (برخلاف پلی استایرن) جذب نمی شود و کیفیت و مقاومت نهایی بتن بهتر می شود.
طبق تحقیقات انجام گرفته در گذشته ، با بررسی نمودارهای هیسترزیس استخراج شده ار نرم افزار های اجزاء محدود ، سیستم قاب خمشی با سقف وافل قابلیت جذب و استهلاک انرژی بیشتری نسبت به سیستم قاب خمشی با دال تخت ضخیم از خود نشان می دهد.حسن دیگر آن تعداد میلگرد و حجم بتن کمتر از دال ضخیم تخت دو طرفه است ، هر چقدر وسعت سقف بیشتر شود ، حجم بتن ریزی و و وزن آهن ( میلگرد های ) به کار گرفته شده نیز با درصد کاهش بیشتری مواجه خواهد شد.
بار مرده سقف نیز تا حدودی بسته به نوع کاربری آن و جنس مصالح کف (سنگ ، سرامیک ، کفپوش یا در پشت بام ایزوگام و قیرگونی ) آن می باشد. از دیگر برتری هایی که میتوان برای قالب های جداشونده شمرد ، چیرگی آن در برابر خطر آتش سوزی است زیرا هیچ قطعه پلاستیکی یا پلی استایرن وجود ندارد که واسطه گسترش آتش سوزی بین طبقات و در نهایت درگیر شدن کل سازه شود .
مزیت سازه ای منحصر به فرد قالب وافل حاتم تعبیه محل عبور تأسیسات است . بسیار دیده شده است که جهت عبور تاسیسات و رایزرها بالاجبار تیرچه ها و تیرها شکسته شده اند که تاثیر مخربی دارد. برجستگی کف آن از هدررفت شیره بتن جلوگیری میکند. هدر رفت شیره بتن در نهایت عامل کرمو شدن بتن است و بتن کرمو علاوه بر نداشتن استحکام کافی و ضعف در مقاومت ، به علت تخلخل بالا ، محلی برای ورود عوامل مخرب به داخل بتن و رسیدن آن به عمق بتن و میلگردها بوده و باعث خوردگی میلگردها و تخریب زودرس بتن می گردد. این امر به خصوص در نواحی دارای پتانسیل بالای خوردگی مانند سواحل دریا و نواحی جنوبی ایران از اهمیت مضاعفی برخودار بوده که باید به سرعت رفع و اصلاح گردد.
حال نوبت به ترکیبات بار Load Combination می رسد . همانگونه که قبلا ذکر شد هر آئین نامه ترکیبات بار مخصوص به خود را دارد و علاوه بر این ترکیبات بار تحلیل استاتیکی و تحلیل طیفی_دینامیکی هم متفاوت هستند . در واقع اسکلت سازه ، تعداد طبقات ، نظم یا بی نظمی پیچشی در نوع ترکیبات بار نقش اصلی را ایفا می کنند .
اگر تحلیل ما طیفی باشد باید Load Case های مخصوص خود را ایجاد کرد که مثلا شامل SxوSPx،SyوSpy می باشد . باید توجه داشت که در قسمت function و Response spectrum ، طیف های موردنظر را ایجاد نمود . عامل اصلی ایجاد این طیف ها ضریب بازتاب و دوران تناوب سازه هستند که بطور دقیق در هر دورده تناوب محاسبه می شود . عملیات بعدی که باید روی ترکیبات بار انجام داد (اضافه کردن 20درصد به بار زلزله و همپایه سازی بارهای استاتیکی و دینامیکی ) بعد از مدلسازی و تحلیل سازه میسر می باشد. در شرکت اندیشه بنای حاتم تحلیل و طراحی اکثر قریب به اتفاق سازه ها به روش طیفی انجام شده و در حال انجام است .گاهی این تحلیل اقتصادی تر است و در مواقعی به علت دقت بالای آن می تواند سازه را سنگین تر از حالت تحلیل و طراحی استاتیکی کند.
( لازم به ذکر است می توان در سازه های منظم و کمتر از 18 متر از اعمال بارهای زلزله جانبی دارای خروج از مرکزیت صرفه نظر نمود همچنین سازه های منظم با ارتفاع بیش از 18 متر را میتوان با ترکیب بار شامل زلزله جانبی دارای خروج از مرکزیت بصورت تکی و غیرترکیبی با بارهای زلزله بدون خروج از مرکزیت محاسبه نمود . اما اعمال آن در تمامی سازه ها و بصورت ترکیبی 30 درصدی ( قانون 100_30) به خصوص در مناطق دارای خطر لرزه ای بسیار زیاد مانند یک ضریب اطمینان عمل میکند .)
در قسمت بعد نوبت به بارگذاری سقف و تیرهای حول سازه و راه پله می رسد. بارگذاری سقف حال به کمک گروه بارهایی که قبلا ساخته شده بسیار ساده تر می شود. بارگذاری تیرهای کناری بستگی به ارتفاع طبقات و ارتفاع دیوار به خصوص در پارکینگ های طبقاتی دارای جان پناه های کوتاه و یا جان پناه پشت بام و جنس مصالح آن دارد . باری که در نرم افزار ایتبس باید روی تیر وارد کرد بستگی به ارتفاع طبقه بالا و پایین خود دارد به این نحو که مجموع نصف بار طبقه پایین با نصف بار دیوار طبقه بالا را باید وارد کرد . مصالح دیوار می تواند آجر فشاری ، سفال ، بلوک سیمانی و یا دیوار های مدرن تر دیگری باشد که باید در بارگذاری منظور کرد . باید دقت داشت که چه نوع سنگی (گرانیت ، تراورتن ، …) استفاده خواهد شد ، آیا در دو سوی دیوار سنگ کار خواهد شد یا خیر ؟ ضخامت دیوار چقد خواهد بود ؟ آیا در دیوار بالا و پایین تیر بازشویی وجود دارد ؟ اینها همه نکاتی هستند که باید در بارگذاری مدنظر قرار داد .
بعد از اتمام عملیات بارگذاری سازه می توان با استفاده از checkmodel سازه را از جهت صحت مدلسازی بررسی کرد و می توان دقت آن را نیز افزایش یا کاهش داد. بعد از اتمام عملیات مدلسازی نوبت به تحلیل (Run ) گرفتن سازه می رسد. زمانی که تحلیل سازه تمام با استفاده از جدول max/avg drift میتوان منظم یا نامنظم بودن سازه را از لحاظ پیچش تعیین کرد . به نحوی که ratio زیر 2/1 منظم پیچشی ، بین 2/1 و 4/1 نامنظم پیچشی و بیشتر از 4/1 نامنظم پیچشی شدید خواهد بود. این مقادیر در دو جهت x و y باید جداگانه مورد بررسی قرارگیرد تا بتوان دریافت که سازه در کدام جهات نامنظم است . این نامنظمی می تواند ضرایب کاهشی در همپایه سازی و یا افزایشی در ترکیبات بار اعمال نماید که نتایج متفاوتی را نشان ما خواهد داد و تاثیر بسزایی خواهد گذاشت .
با استفاده از ابزار design میتوان سازه موردنظر را طراحی و مشاهده کرد که آیا ستون ها و تیرهای ما جوابگو بوده اند یا خیر ؟ در صورت اینکه نیاز به تغییر تعداد و قطر میلگرد ها باشد نیازی به همپایه سازی مجدد نخواهد بود زیرا تغییری در سختی کل سازه ایجاد نمی کند اما اگر ابعاد ستون ها و تیرها تغییر کند بدلیل تغییر در سختی طبقات باید مجددا همپایه سازی صورت گیرد . افزایش ابعاد باعث افزایش سختی و در نهایت کاهش ضریب همپایگی خواهد شد.
برای طراحی و محاسبه تعداد میلگرد ستون ها بهتر است از گزینه Reinforcement to be checked استفاده شود و همانطور که از اسم آن پیداست ابتدا تعداد میلگرد ها پیش بینی شده و پس از طراحی مشخص می شود که مقطع ما جوابگو هست یا خیر . در مورد تیرها ایتبس تنها کفایت ابعاد مقطع را در برابر خمش ، برش و پیچش بررسی میکند و اگر جوابگو باشد می توان با استفاده از ارقام ارائه شده توسط نرم افزار تعداد میلگرد های سراسری و تقویتی را محاسبه کرد و نقشه های اجرائی ارائه داد . باید توجه داشت که هر چه میلگرد های سراسری کمتر باشد اقتصادی تر خواهد بود اما باطبع نمی تواند از 3میلگرد سراسری در بالا و پایین کمتر باشد چون فاصله آنها از 20سانتی متر بیشتر خواهد شد . (حداقل بعد تیر 30سانتی متر است)
این نکات مسیرراه و برخی توضیحات و دلایل و مفهوم مراحل نرم افزار Etabs بوده و برخی مسائل وابزارهای دیگر آن جهت جلوگیری کردن از طولانی شدن مطلب بیان نشده است .
تدوین: مهندس محسن مهدی دوست
منبع: سقف وافل حاتم