با توجه به آنکه در حال حاضر سیستم سازه ای قاب ساده به همراه مهاربندهای هم محور رایجترین سیستم سازه ای در ساختمانهای سطح کشور میباشد، در اینجا نکاتی در زمینه طراحی این ساختمانها با نرم افزار ETABS ذکر میگردد. برخی از این نکات عمومی بوده و برای سایر سیستمهای سازه ای هم قابل استفاده است. این نکاتب به صورت فهرست وار به شرح زیر میباشند:
۱-در طراحی سازه جهت رعایت ضوابط پیوست 2 آیین نامه 2800 یا ضوابط ویژه طرح لرزه ای مبحث دهم باید از آیین نامه UBC استفاده نمایید
۲- با توجه به استفاده از آیین نامه UBC باید جهت انطباق ترکیب بارها با ترکیب بارهای آیین نامه های ایران، ترکیب بارها را به صورت دستی به نرم افزار معرفی نمایید. در این زمینه باید توجه کنید که چون آیین نامه UBC افزایش 33 درصدی تنشهای مجاز در بارهای زلزله را اعمال نمیکند شما باید ضرایب ترکیب بارهای شامل زلزله یا باد را در عدد 0.75 ضرب کنید. البته استفاده از همان ترکیب بارهای پیش فرض برنامه عملآ منجر به نتایجی تقریبآ منطبق با نتایج ناشی از ترکیب بارهای آیین نامه ایران خواهد شد.
3- توجه کنید برای اعمال ضوابط ویژه آیین نامه UBC باید در قسمت OPTION/PREFERENCES/STEEL FRAME DESIGN:
الف- آیین نامه UBC انتخاب شود
ب- در قسمت FRAME TYPE گزینه BRACED FRAME انتخاب شود
ج- در قسمت ZONE گزینه ZONE4 یا ZONE3 انتخاب شود.
4- با توجه به آنکه در طراحی تیرها نیازی به در نظر گرفته شدن ضوابط ویژه آیین نامه زلزله نیست و تیرها تنها در برابر بارهای ثقلی باید کنترل شوند، برای عدم اعمال این ضوابط برای تیرها شما میتوانید تیرها را جداگانه با انتخاب آیین نامه AISC دوباره طراحی کنید و یا با انتخاب تمامی تیرها و مراجعه به آدرس DESIGN/STEEL FRAM DESIGN/VIEW/REVISE OVERWRITES... در قسمت FRAME TYPE گزینه ORDINARY MRF را انتخاب نمایید. توجه کنید در حالت استفاده از قاب خمشی با شکلپذیری کم ضوابط ویژه خاصی بر روی طراحی تیرها اعمال نمیشود.
5- با توجه به برخی تفاوتها در ضوابط آیین نامه UBC و آیین نامه 2800 یا مبحث دهم در طراحی بادبندها به نکات زیر توجه کنید:
الف- اگر در سازه بادبند ضربدری دارید با توجه به آنکه ضریب طول این بادبندها در صفحه اصلی و عمود بر صفحه اصلی بادبند به ترتیب 0.5 و 0.67 است و با توجه به آنکه در آیین نامه UBC مقدار نسبت L/R با عدد 123 مقایسه میشود و در آیین نامه 2800 نسبت KL/R با این عدد مقایسه میشود و این دو عدد با هم متفاوت هستند، این کنترل برای این بادبندها باید به صورت دستی انجام شود. البته برای فولاد ST37 چون برای لاغری 123 مقدار تنش مجاز فشاری برابر 704 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و مقدار ضریب B برابر 0.68 میشود، مقدار تنش مجاز بادبندها در حالت مرزی لاغری 123 برابر 480 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع خواهد شد؛ بدینترتیب در صورتی که مقدار تنش مجاز فشاری توسط نرم افزار کمتر از این عدد گزارش شود میتوان فهمید که لاغری بادبند بیش از حد مجاز است و اگر بیش از این عدد باشد، مقدار لاغری در محدوده مجاز خواهد بود.
ب- در آیین نامه ایران بر خلاف آیین نامه UBC اجباری به فشرده بودن مقطع بادبندها ذکر نشده است. به همین جهت پیغامهای خطایی که بدین سبب در طراحی بادبندها داده میشود، را میتوان نادیده گرفت.
با توجه به موارد اختلاف گفته شده در بالا و با توجه به آنکه معمولآ در نرم افزار برای بادبندها از مقاطع GENERAL یا SD استفاده میشود که نرم افزار آنها را غیرفشرده میداند، نمیتوان برای بادبندها از مقاطع AUTOSELECT استفاده نمود و باید این مقاطع به صورت دستی وارد شوند و در طراحی آنها پیغامهای خطای گفته شده در بالا نادیده گرفته شود. اما برای بقیه مقاطع منعی در استفاده از مقاطع AUTOSELECT وجود ندارد
6- قبل از طراحی سازه وارد قسمت DEFINE/SPECIAL SEISMIC LOAD EFFECT شوید و در صفحه جدیدی که ظاهر میشود موارد زیر را انجام دهید:
الف- در قسمت بالای صفحه گزینه INCLUDE SPECIAL SEISMIC DESIGN DATA را انتخاب نمایید
ب- در قسمت RHO FACTOR (RELIABILITY FACTOR BASED ON REDUNDUNCY) گزینه USER DEFINED را انتخاب و برای آن عدد 1 را وارد کنید
ج- در قسمت DL MULTIPLIER نیز گزینه USER DEFINED را انتخاب کرده و برای آن عدد 0 را وارد کنید
قابل ذکر است که این دو عدد باعث تغییراتی در ترکیب بارهای طراحی طبق آیین نامه های آمریکا میشود که با وارد کردن این اعداد این تغییرات اعمال نمیگردد . البته اگر شما نمیخواهید از ترکیب بارهای برنامه استفاده نمایید و قصد دارید ترکیب بارها را خود به نرم افزار معرفی نمایید، لزومی به انجام دو مورد بالا نمیباشد.
د- بقیه قستمها را رها کرده و در قسمت پایین صفحه در قسمت OMEGA FACTOR (SYSTEM OVERSTRENGH FACTOR) گزینه USER DEFINED را انتخاب نمایید و برای آن اگر آیین نامه 2800 را استفاده میکنید عدد 2.8 و اگر مبحث دهم را استفاده میکنید، عدد 2.4 را وارد نمایید.
7- اگر لازم است که مطابق آیین نامه 2800 صددرصدنیروی زلزله با 30 درصد جهت دیگر ترکیب شود موارد زیر را در نظر داشته باشید
الف- حالتهای بار مربوط به 100 درصد نیروی زلزله را بسته به آنکه برون از مرکزیت اتفاقی لازم باشد یا نه معرفی نمایید
ب- دو حالت بار نیز برای اعمال 30 درصد نیروی زلزله معرفی کنید. این دو حالت بار بدون برون از مرکزیت اتفاقی است. به جای آنکه ضریب 0.3 را بعدآ در ترکیب بارها اعمال کنید در همان ابتدا این ضریب را در ضریب زلزله ضرب و حالت بار را با همان ضریب معرفی کنید. در صورتی که این ضریب در ترکیب بارها اعمال شود در کنترل ستونها برای ترکیب بار وِیژه آیین نامه 2800 (بند 5-1 پیوست 2 یا معادل آن در مبحث دهم) ایرادی در کنترل ستون ایجاد میشود و ستون بر اساس مجموع 100 درصد نیروی زلزله در هر دو جهت متعامد کنترل میشود و نه 100 درصد نیروی زلزله در یک جهت و 30 درصد نیروی زلزله در جهت متعامد
ج- ترکیب بارها را بر این اساس اصلاح کنید. توجه کنید که این ترکیب باید در هر دو جهت با در نظر گرفتن جهت مثبت و منفی ترکیب 100 درصد نیروی زلزله با 30 درصد نیروی زلزله جهت متعامد اعمال کنید و در نتیجه ترکیب بارهای زلزله نسبت به حالت معمولی دو برابر میشود
د- توجه نمایید که این ترکیب باید در ترکیب بارهای طراحی پی نیز (چه در مورد کنترل تنش زیر پی و چه در مورد طراحی خود پی) اعمال گردد.
8- پس از طراحی اولیه سازه که در یک فرآیند سعی و خطا انجام میشود ، موارد زیر را کنترل کنید: الف- حتمآ طراحی با مقاطع نهایی نیز یکبار کنترل شود
ب- اگر از ضوابط سازه های منظم جهت طراحی ساره استفاده ای کرده اید این ضوابط را حتمآ برای سازه نهایی کنترل کنید
ج- ضوابط مربوط به برون از مرکزیت اتفاقی و علی الخصوص ضابطه مربوط به تشدید برون از مرکزیت را حتمآ کنترل کنید و در صورت لزوم اصلاح لازم را در مدل و طراحی سازه انجام دهید. در هر صورت آخرین مدل شما باید یکبار دیگر توسط نرم افزار دوباره طراحی و کنترل شود
9- اگر در سازه شما در برخی سقفها اختلاف تراز وجود دارد. این اختلاف تراز را باید با معرفی REFERENCE PLANES در محلهایی که اختلاف تراز وجود دارد و نه تعریف طبقه جدید در این محلها مدلسازی نمایید. البته توجه کنید که این موضوع در حالتی که شما نیروهای زلزله را بر اساس روش USER COEFFICIENT محاسبه مینمایید (یعنی با وارد نمودن ضریب زلزله در نرم افزار محاسبه و توزیع نیروها را به نرم افزار واگذار مینمایید) با توجه به آنکه نرم افزار مقادیر نیروهای جانبی را در تراز طبقات معرفی شده متمرکز مینماید، مقداری خطا در این زمینه به وجود می آید. البته روشهای دقیقتری برای مدلسازی این اختلاف تراز وجود دارد که از ایجاد این خطا جلوگیری مینماید، اما در صورتی که این اختلاف تراز زیاد نباشد استفاده از روش گفته شده به نظر بهترین گزینه میباشد.
10- اگر مدل شما شامل بادبندهای پرده ای (بادبندهای Y شکل ) میباشد، برای مدلسازی آن شما مجبورید به علت ایجاد یک گره میانی در تراز خارج طبقه یا با مقداری اغماض اتصالات بادبندها در این گره را به صورت گیردار معرفی نمایید و یا آنکه روش اعمال نیروهای زلزله را تغییر داده و نیروهای جانبی را پس از محاسبه دستی به سازه اعمال نمایید
11- در مورد سازه هایی که شامل شرایط بند 2-3-12 مربوط به اثر مولفه قائم زلزله میباشند، برای جلوگیری از پیچیدگی روش طراحی سازه و ازدیاد ترکیب بارها، میتوان با کمی اغماض از اثرات این نیروها بر طراحی ستونها و پیها (با توجه به آنکه کلآ نیروهای قائم زلزله مقادیر قابل توجهی نیستند) از کنترل این بند در نرم افزار صرفنظر کرد و به کنترل دستی این موارد بسنده نمود. در این مورد باید به این نکته نیز توجه گردد که در حالت اثر مولفه قائم زلزله میتوان تنشهای مجاز را 33 درصد افزایش داد و در نتیجه کنترل بار قائم زلزله تنها در زمانی میتواند بحرانی و در طراحی اعضا موثر واقع گردد که ضریب 0.7A.I محاسبه شده در رابطه (2-13) آیین نامه 2800 و دو برابر آن برای اعمال بار قائم زلزله بر تیرهای طره بزرگتر از 0.33 شود. در حالت اول بزرگترین مقدار برای این ضریب برابر 0.343 خواهد شد که با عدد 0.33 تقریبآ برابر میباشد و در نتیجه در این حالت مقدار بار قائم زلزله عملآ قابل صرفنظر خواهد بود. در مورد تیرهای طره با محاسبه ضریب مورد نظر و مقایسه آن با عدد 0.33 میتوان در صورت لزوم با کاهش تنش مجاز خمشی برای تیرهای طره بدون اعمال بارهای قائم زلزله، این تیرها را در برابر این بارهای نیز طراحی نمود.
12- سعی شود با مقداری اغماض از مدلسازی تیرهای پله صرفنظر شود و پله به صورت دستی محاسبه شود. در محل پله نیز همانند بقیه قسمتها سقف با المان SHELL معرفی شود.
13- جهت توزیع مناسب نیروهای ثقلی بین پلها المانهای شل را به صورت MEMBRANE معرفی کنید و در هنگام معرفی این المانها گزینه USE SPECIAL ONE-WAY LOAD DISTRIBUTION را (برای سقفهای تیرچه ای و کامپوزیت ) را فعال کنید. طراحی تیرچه ها نیز در جهت راحتی مدلسازی کامپیوتری میتواند به صورت دستی و یا با استفاده از جداول آماده انجام شود.
14- در تعریف نیروهای زلزله چنانچه از گزینه USER COEFFICIENT استفاده میکنید و همچنین در تعریف بار مرده، محاسبه وزن سازه را بر عهده نرم افزار قرار داده اید، در هنگامی که میخواهید در قسمت DEFIME/MASS SOURCE روش محاسبه وزن سازه را معرفی نمایید، برای معرفی ترکیب بار جهت محاسبه وزن سازه در بالای صفحه گزینه FROM LOADS را انتخاب کنید. توجه کنید در این حالت چون وزن سازه جزیی از بار مرده میباشد دیگر لازم نیست برای محاسبه وزن سازه جرم سازه جداگانه به جرم محاسبه شده ناشی از بارهای زنده و مرده اضافه شود. همچنین توجه نمایید که در محاسبه وزن موثر سازه در هر طبقه تمامی بار دیوارهای وارد بر آن طبقه در محاسبه وزن در نظر گرفته میشود؛ حال آنکه ما باید در هر طبقه نیمی از ارتفاع دیوار در طبقه مورد نظر و نیمی از ارتفاع دیوار در طبقه زیرین را در نظر بگیریم. این مساله در طبقات میانی در صورتیکه ارتفاع طبقات با هم تقریبآ برابر باشد، اشکالی ایجاد نمیکند. اما در طبقه بام با توجه به آنکه تنها بار دست انداز به این طبقه وارد میگردد، وزن موثر این طبقه کمتر از حد مورد نظر محاسبه میشود. برای جبران این مساله روشهای مختلفی وجود دارد. یک روش که به نظر راحتتر میباشد اینست که شما یک حالت بار علاوه بر بارهای دیگر معرفی نمایید و سپس در این حالت بار به سقف طبقه بام نیمی از بار دیوارهای طبقه زیرین بام را اعمال نمایید. 100 درصد بار حاصل از این حالت بار باید در قسمت DEFIME/MASS SOURCE جهت محاسبه وزن موثر سازه معرفی گردد. در ترکیب بارها این حالت بار نباید هیچگونه دخالتی داده شود.
15- اگر در سازه شما کاربریهای مختلف با درصد مشارکت مختلف در محاسبه وزن سازه وجود دارد حتمآ چند نوع بار زنده معرفی کنید و برای هر یک از این بارها درصد مشارکت را جداگانه وارد کنید
16- جهت کنترل تغییر شکلهای جانبی سازه شما میتوانید در قسمت DESIGN/STEEL FRAME DESIGN/SET LATERAL DISPLACEMENT TARGET... مقادیر مجاز تغییر شکلها را بر اساس آیین نامه 2800 وارد کنید. در این صورت در حالتی که از مقاطع AUTOSELECT استفاده میکنید این مقاطع با در نظر گرفتن کنترل تغییر شکلهای جانبی مجاز انتخاب میشوند. البته در آخر شما بهتر است یکبار مقاطع را کنترل کنید تا بیهوده از مقاطع غیراقتصادی استفاده نشده باشد.
17- سعی کنید با تغییر آرایش و مقطع بادبندها در پلان و ارتفاع در یک فرآیند سعی و خطا لنگر پیچشی را به حداقل برسانید. به این نکته هم توجه کنید که ستونهایی که در دهانه های بادبندی شده قرار ندارند ممکن است مقداری نیروی زلزله در آنها ایجاد شود.
18- توجه کنید هرچند در سازه های با سیستم قاب ساده ساختمانی و بادبند بر اساس یک سنت فرض میشود که ستونها تنها نیروهای محوری را تحمل مینمایند و در آنها نباید هیچ لنگری ایجاد شود، اما عملآ به دلایل مختلف از جمله اختلاف چند سانتیمتری محل اعمال واکنش تیرها با محور ستونها، یک سری لنگرها در ستونها ایجاد میشود که نباید به هیچوجه این لنگرها در طراحی سازه نادیده گرفته شود. بلکه باید در صورت قابل توجه بودن این لنگر با استفاده از مقاطع با سختی خمشی بیشتر برای ستون (به طور مثال مقاطع پاباز) ستون را تقویت نمود.
19- توجه کنید با توجه به آنکه معمولآ بال فشاری تیرها که در قسمت بالای تیر قرار دارد به وسیله بتن سقف به صورت جانبی در تمامی طول آن مهار میشود، میتوان تیرها را مهار شده فرض کرد و بر حسب آنکه مقطع فشرده یا غیرفشرده میباشند، میتوان تنشهای خمشی آنها را برابر 1584 یا 1440 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع فرض کرد. بدینمنظو شما با انتخاب تمامی تیرها وارد قسمت design/ steel frame design/view/revise overwrites... شده و در قسمت unbraced lengh ratio (minorltb) یک عدد کوچک، مثلآ 0.01 را وارد نمایید (عدد صفر را نرم افزار قبول نمیکند) بدینترتیب تیرها در تمامی طول خود مهار شده فرض میشوند و تنشهای خمشی آنها بر این اساس محاسبه میشود. البته توجه کنید در مورد مقاطع sd آنها به صورت غیرفشرده فرض میشوند، اگر این مقاطع فشرده هستند شما میتوانید به صورت دستی تنش مجاز را برای آنها وارد نمایید.
20- حتمآ سعی کنید در مدل نهایی سازه مقاطعی را قرار دهید که در نقشه نیز همانها را استفاده میکنید. اگر قرار است به دلایل اجرایی مقطعی را در نقشه به طور مثال بزرگتر استفاده کنید در مدل کامپیوتری نیز همان مقطع نقشه را استفاده کنید
21-در طراحی پی در نرم افزار SAFE از آیین نامه CSA کانادا استفاده نمایید. در اینحالت توجه نمایید که ترکیب بارها مطابق ضوابط مبحث نهم مورد اصلاح قرار گیرد و ترکیب بارهای پیش فرض برنامه مورد قبول قرار نگیرد. در صورت لزوم ترکیب 100 درصد نیروی زلزله در یک جهت با 30 درصد نیروی زلزله در جهت متعامد نیز در ترکیب بارها اعمال گردد.
منبع: سيويليكا
