تحلیل و طراحی سازه های فولادی

تحلیل و طراحی  سازه های فولادی

آثار مرتبه دوم P و  p - Δ

الف) آثار مرتبه دوم P - δ  : آثارP - δ  به آثار اضافی بارها به علت وجود انحنا در عضو مربوط می­شود. این آثار سبب ایجاد لنگرهای خمشی اضافی می­ شوند که به­ علت عدم انطباق مرکز سطح مقطع بر خطی که دو انتهای بخشی از طول عضو را به­ هم وصل می­کند، به وجود می­ آیند.

ب) آثار مرتبه دوم  آثار به آثار بارها به­ علت تغییر مکان جانبی نسبی اعضاء مربوط می­ شود و سبب ایجاد نیروهای اضافی داخلی می­ شوند که در مقاطع اعضاء به­ علت برون محوری ناشی از تغییر مکان جانبی یک انتهای عضو نسبت به انتهای دیگر آن به­ وجود می­ آیند. تغییر مکان جانبی نسبی دو انتهای عضو ممکن است به­ علت بارهای قائم یا بارهای جانبی یا ترکیبی از آنها باشد.

 

دسته بندی سیستم های قاب بندی شده و طول موثر کمانشی اعضاء

- قاب­های مهار شده

قاب های مهار شده و طول موثر کمانشی اعضاء:

قاب­ های مهار شده به قاب­ هایی گفته می شوند که در آنها پایداری جانبی و مقاومت در برابر بارهای جانبی به­ سختی خمشی ستون ­ها وابسته نبوده و در آنها حرکت جانبی قاب با تکیه کردن بر مهاربندی­ های مورب، دیوارهای برشی و یا به شیوه­ های مشابه مفید می­شود. در این گونه قاب ­ها، ضریب طول موثر(K) برای اعضای فشاری باید برابر 0/1 در نظر گرفته شود مگر آن که تحلیل دقیق مقدار کمتری را تعیین نماید. در این مبحث تعیین طول موثر کمانش اعضاء فشاری قاب­ های مهار شده بر اساس روش ارائه شده در پیوست 1 این مبحث مجاز است.

  • قاب ­های مهار نشده

قاب ­های مهار نشده و طول موثر کمانشی اعضاء

قاب­ های مهار نشده به قاب هایی گفته می شوند که سختی خمشی ستون ها در پایداری جانبی و مقاومت قاب ها در برابر بارهای جانبی سهیم می باشد. ضریب طول موثر (K) در این نوع قاب ها باید با استفاده از تحلیل کمانشی به دست آید و هیچ گاه نباید کوچکتر از 0/1 در نظر گرفته شود.

 قاب های ثقلی

قاب­ های ثقلی به قاب­ هایی گفته می­شوند که سختی جانبی آنها در مقایسه با سختی جانبی سیستم مقاوم در برابر بارهای جانبی بسیار ناچیز بوده و فقط برای بارهای ثقلی طراحی می­ شوند. ستون ­های موجود در قاب ­های ثقلی باید بر اساس طول واقعی ستون (K=1) طراحی شوند. پایداری جانبی قاب­ های ثقلی باید از طریق قاب ­های خمشی، قاب ­های مهاربندی شده، دیوارهای برشی و یا سایر سیستم ­های مقاوم در برابر بار جانبی، تأمین شود. آثار ناشی از بار وارده برستون­ های قاب­ های ثقلی باید به سیستم ­های مقاوم در برابر بارهای جانبی منتقل شده و در تعیین مقاومت­ های مورد نیاز و طراحی اعضای سیستم های باربر جانبی مورد توجه قرار گیرند.

 

الزامات تحلیل و طراحی

 

به­ طور کلی برای تأمین پایداری کل سازه و تمامی اجزای آن، به­ کار بردن هر روش تحلیل و طراحی علمی و منطقی که آثار  ذکر شده در بند 10-2-1-1(مبحث دهم مقرار ملی ساختمان) به نحو موثری در آن لحاظ شده باشد، مجاز است. روش­های تحلیل و طراحی ارائه شده در زیر با محدودیت­ ها و الزامات ذکر شده به­ عنوان روش ­های قابل قبول تحلیل و طراحی محسوب می­ گردند.

(1)    روش تحلیل مستقیم

(2)    روش طول موثر

(3)   روش تحلیل مرتبه اول

 

 طراحی اعضای فولادی بااستفاده از نرم افزار ایتبس

تنظیمات طراحی اسکلت فولادی

 

-          از منوی design مسیر ...steel frame design>View/Revise Preferences را اجرا می کنیم.

-          در پنجره ظاهر شده در قسمت Design code ، آیین نامه مربوطه را انتخاب می کنیم.

 

ترکیب بارهای حالت حدی مقاومت در طراحی ساختمان های فولادی:

در طراحی ساختمان های فولادی ، به روش ضرایب  بار و مقاومت ، موضوع مبحث دهم مقرارت ملی ساختمان ، و یا دیگر مصالح به جز بتن آرمه ، از ترکیب بارهای این بند استفاده می شود. سازه ها و اعضای آن ها باید به گونه ای طراحی شوند که مقوامت طراحی آن ها ، بزرگ تر و یا برابر با اثرات ناشی از ترکیب بار های ضریب دار زیر باشند:

1.4D

1.2D+1.6

1.2D+L+E

0.9D+E

1.2D+1.6L+16Soil

0.9D+1.2L+1.6Soil

1.2D+0.5L+1.2T

1.2D+1.6L+T

1.2D+1.2T

 

ترکیب بارها در طراحی به روش تنش مجازی:

در طراحی به روش تنش مجاز و یا مقاومت مجاز ، بارهای ذکر شده در این مبحث باید در ترکیب بارهای زیر منظور شود؛ و در هر کدام که بیشترین اثر نامطلوب را بر روی ساختمان ، شالوده یا اعضای سازه ای تولید می کنند ، می بایست مد نظر قرار گیرد. اثرات یک یا چند بار که امکان وارد نشدن آن ها بر سازه وجود دارد، باید در ترکیب بارها بررسی گردد.

D

D+L

1.33D+L+0.7E

1.33D+0.93E

0.8D+0.93E

D+L+Soil

D+Soil

D+0.75L+0.75T

D+T

 

 

- درقسمت  multi-Response Case Design باید نوع پاسخ ها در برابر طراحی را انتخاب نماییم.چند گزینه وجود دارد که به صورت پیش فرض گزینه  Step-by-step-All  انتخاب شده است. این گزینه معمولا برای پاسخ آنالیزهای تاریخچه زمانی (دینامیکی)،استاتیکی خطی و غیر خطی وآنالیز ایستا مناسب می باشد.

 

روش های تحلیل سازه

اثر زلزله بر سازه ساختمان ها را می توان به روش های خطی یا غیر خطی تحلیل نمود.روش های خطی شامل "تحلیل استاتیکی معادل" و "تحلیل دینامیکی طیفی"  و "تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی" است.روش های غیر خطی شامل"تحلیل استاتیکی غیر خطی" و "تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی"است.محدودیت های مربوط به هریک از روش ها در بند های زیر ارائه شده است:

روش های تحلیل خطی

روش های تحلیلی خطی را می توان در کلیه ساختمان ها با هر تعداد طبقه به کار برد.تنها روش استاتیکی معادل را می توان در ساختمان های سه طبقه و کوتاه تراز تراز پایه و یا ساختمان های زیر به کار گرفت:

الف- ساختمان های منظم با ارتفاع کمتر از50متر از تراز پایه

ب- ساختمان های نامظم با ارتفاع کمتر از 50 متر از تراز پایه که دارای:

- نامنظمی زیاد و شدید پیچشی در پلان نباشد

- نامنظمی جرمی نرم و خیلی نرم در ارتفاع نباشد

 

روش های تحلیل غیر خطی

روش های تحلیلی غیر خطی را می توان در کلیه ساختمان ها با هر تعداد طبقه به کاربرد،ولی برای استفاده از آنها ضروری است سازه علاوه بر اقناع الزامات آنها،ضوابط تحلیل و طراحی یکی ازروش های خطی عنوان شده در بند (2) را نیز اقناع نماید.الزامات مربوط به روش های تحلیل غیر خطی در پیوست شماره(2)ارائه شده است.

 

-          در قسمت frame type باید نوع سیستم باربر جانبی به نرم افزار معرفی شود.

-           

-          در دو قسمتDesign System Rho  و  design System SDSباید دو ضریب به نرم افزار معرفی شود. این ضرایب در صورتی مورد استفاده قرار خواهند گرفت که بخواهیم از ترکیب بارهای پیش فرض آیین نامه AISC  360-10  که توسط نرم افزار تعریف می شوند استفاده نماییم.

 

-          در قسمت  Design System Rباید ضریب رفتار سازه را که مطابق بخش بار گذاری زلزله برابر 3.5 می باشد به نرم افزار معرفی کنیم.

 

-          در قسمتdesign System Omega0  لازم است که ضرایب تشدید بارهای زلزله به نرم افزار معرفی شود.نرم افزار از این ضریب برای تهیه بارهای تشدید یافته به صورت خودکار استفاده خواهد کرد.

 

-          در قسمت Analysis Method باید روش تحلیل سازه فولادی را مشخص کنیم که عبارت اند از : روش تحلیل مستقیم ,  روش طول موثر ,  روش مرتبه اول.

 

 

محدودیت ها و الزامات روش تحلیل مستقیم

برای تعیین مقاومت­ های مورد نیاز اعضاء و طراحی آنها و تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم محدودیت­ ها و الزاما زیر باید تأمین گردند.

الف- محدودیت­ ها

در تحلیل و طراحی به روش تحلیل مستقیم هیچگونه محدودیتی وجود ندارد.

ب- الزامات

(1)    تحلیل سازه مطابق بند 10-2-1-4(مبحث10) از نوع تحلیل مرتبه دوم باشد.

(2)    مطابق الزامات بند 10-2-1-5-1-1 (مبحث10)آثار نواقص هندسی اولیه (شامل کجی و ناشاقولی) در تحلیل مرتبه دوم منظور گردد.

(3)    مطابق الزامات بند 10-2-1-5-1-2(مبحث10) تحلیل مرتبه دوم بر اساس سختی کاهش یافته اعضاء صورت گیرد.

(4)    مقاومت طراحی کلیه اعضاء محوری فشاری (مطابق بخش 10-2-4) برای انواع سیستم­ های قاب بندی شده ذکر شده در بند 10-2-1-3 با فرض عدم انتقال جانبی (K=1) تعیین شود.

به منظور طراحی سازه در نرم افزار ایتبس در قسمت Direct Analysis باید روش تحلیل سازه فولادی را مشخص نماییم که استفاده از روش تحلیل مستقیم به­ دلیل فقدان محدودیت و از طرفی با توجه به مزایایی که دارد از بین سه روش پیشنهاد شده در مبحث دهم در ارجحیت قرار داد. لذا، در این قسمت کافیست که گزینه Direct Analysis را انتخاب نماییم. این گزینه به­ صورت پیش فرض وجود دارد. گزینه ­های EffectiveLength  به ­معنی روش طول موثر و Order Limited 1st  به معنی روش مرتبه اول محدود شده در این قسمت وجود دارد.

در قسمت Second Order Method باید روش در نظر گرفتن تحلیل مرتبه دوم در تحلیل مستقیم را مشخص نماییم. دو حالت تحلیل مرتبه دوم به روش عمومی و تحلیل مرتبه اول تشدید یافته در این قسمت تعبیه شده است. روش اول یعنی روش General 2nd Order روشی مناسب­ تر بوده و در ادامه از این روش استفاده خواهیم کرد. چنانچه روش دوم، یعنی حالت تحلیل مرتبه اول تشدید یافته (Amplified 1st Order)

انتخاب شود، باید ضرایب تشدید B1 و B2 به نحوی به نرم ­افزار معرفی شود. در این حالت ضریب B1 توسط خود نرم­ افزار محاسبه می­شود اما ضریب B2 توسط نرم افزار محاسبه نخواهد شد و باید کاربر این ضریب را در خارج از نرم­ افزار محاسبه و آن را به نرم ­افزار معرفی نماید، اما در صورت انخاب گزینه اول یعنی روش تحلیل مرتبه دوم به روش عمومی General 2nd Order لازم است که حتماٌ اثر P-Delta در نرم­ افزار فعال شده باشد و همچنین نیازی به معرفی ضرایب تشدید B1 و B2 نمی باشد چرا که این ضرایب در این روش برابر 1 خواهند بود. در نهایت و با توجه به توضیحات ارائه شده برای این قسمت گزینه (General 2nd Order) را انتخاب می­کنیم.

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


Notice: ob_end_flush(): failed to send buffer of zlib output compression (0) in /home/behsanco/public_html/wp-includes/functions.php on line 3783