در مقاله ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون متوجه شدیم که برای محاسبه ضرایب ترک خوردگی لازم است مهارشده و مهار نشده بودن یک قاب را بتوان تعیین کرد. و اما معیاری که مهارشده بودن و یا مهارنشده بودن طبقه ای را مشخص می کند، شاخص پایداری طبقه است.
و اما در این مقاله قصد داریم تا به صورت کاملا کاربردی نحوه محاسبه شاخص پایداری طبقه را به صورت گام به گام همراه با یک مثال برایتان شرح دهیم. مهم تر از همه اینکه در این مقاله نحوه کنترل شاخص پایداری در ایتبس را نیز کاملا یاد می گیرید.
در بند 9-16-3-1 از مبحث نهم مشاهده می شود که رابطه شاخص پایداری طبقه ، به صورت Nu*ẟu/Hu*hs ∑ می باشد. پارامترهای این رابطه به شرح زیر می باشد:
Nu بار محوری فشاری نهایی بر حسب نیوتن
Hu بار کل جانبی نهایی وارد بر طبقه بر حسب نیوتن
hs تغییر مکان جانبی طبقه نسبت به طبقه زیرین به ازای هر ترکیب بار مشخص
ẟu تغییر مکان جانبی طبقه نسبت به طبقه زیرین به ازای هر ترکیب بار مشخص
محاسبه دریفت سخت ترین بخش از محاسبات دستی ضریب پایداری می باشد. البته امروزه کاربرد نرم افزارهای مهندسی ما را از محاسبات وقت گیر بی نیاز نموده است. در بخش بعدی نحوه محاسبه ضریب پایداری در قالب عملیات نرم افزاری مورد بحث قرار خواهد گرفت.
نکته: برای سادگی کار می توان به جای محاسبه ضریب پایداری از روشهای تقریبی دیگری نیز استفاده نمود؛ بطوریکه:
این بخش را به صورت گام بندی شده مورد بررسی قرار می دهیم:
تعریف ترکیب بار
از آنجائیکه کنترل بایست در هر دو راستای اصلی سازه باشد یک بار هم در جهت y چنین ترکیب باری را تعریف می نماییم.
محاسبه دریفت طبقات
اگر اعداد به دست آمده از نرم افزار در قسمت Average drift را برداریم درواقع ẟu/hs را بدست آورده ایم.
بار جانبی و بار محوری وارد بر طبقه
براساس جدول هایی که از نرم افزار به دست آوردیم، بسیار راحت می توان برای هر طبقه و در هر جهت سازه ضریب پایداری سازه را محاسبه کرد.
یک پروژه واقعی قاب خمشی بتن آرمه، با 5 طبقه روی پیلوت را در نرم افزار مدل نموده و پس از آنالیز اولیه اقدام به محاسبه ضریب پایداری می کنیم. نتایج آنالیز نرم افزار به قرار زیر می باشد:
محاسبه ẟu/hs
2. مجموع بار محوری فشاری نهایی و بار کل جانبی نهایی وارد بر طبقه (Nu ∑ و Hu)
بار محوری و بار جانبی وارد بر طبقات سازه
حال برای هر طبقه جداگانه ضریب پایداری طبقه را محاسبه می کنیم:
Nu*ẟu/Hu*hs ∑
story1: 34845.3*0.0034 /3469.43 = 0.034
story2: 28868.5*0.0058 /3335.73 = 0.050
story3: 22931.62*0.0063 /3039.82 = 0.0475
story4: 17089.69*0.0056 /2564.84 = 0.0374
story5: 11247.76*0.0049 /1900 = 0.029
story6: 5581.30*0.0041 /1056.74 = 0.022
همانطور که می بینید از آنجایی که شاخص پایداری طبقه برای تمامی طبقات از 0.05 کمتر است، بنابراین می توان سازه مقابل را در جهت X مهار شده جانبی تلقی کرد.
تا چه اندازه کاربرد شاخص پایداری سازه برای تشخیص مهارشده بودن قاب و تخصیص ضرایب ترک خوردگی اقدامی صحیح می باشد؟
استاندارد 2800 زلزله ایران، ذیل بند 3-5-5 اشاره می کند که در سازه های بتن آرمه در تعیین تغییر مکان جانبی نسبی طرح، ممان اینرسی مقطع ترک خورده قطعات را میتوان، مطابق توصیه آبا برای تیرها 0.35، برای ستونها 0.7، و برای دیوارها 0.35 یا 0.7 نسبت به میزان ترک خوردگی آنها، منظور کرد.
گرچه استاندارد 2800 توصیه کرده است تا از ضرایب 0.35 و 0.7 برای تیرها و ستون ها استفاده شود، برخی طراحان به استناد واژه “میتوان ” در بند 3-5-5 بر اساس بند 9-13-8-1 سختی را تعیین می کنند. توجه داشته باشید برای چنین کاری از طرف اساتید نظر یکسانی وجود ندارد.
تشخیص انجام روند فوق برای تعیین سختی اعضا کاملاً به نظر مهندس طراح بستگی دارد. با این حال براساس دلایل زیر بهتر است سازه را در حالت کلی مهارنشده فرض نماییم و ضرایب ترک خوردگی را در حالت مهارنشده به آن اعمال کنیم. در این حالت اساساً نیازی به کنترل ضریب پایداری نخواهد بود.
دال ماندگار طراح، مجری و بزرگترین تولید کننده یوبوت