در سازه های بتن آرمه تحت بارهای وارده، شاهد رخداد ترک در بتن خواهیم بود. این ترکها بایست به نحوی مناسب در مدلسازی اعمال شوند؛ چراکه رفتار عضو و نهایتاً کل سازه دراثر این ترکها با حالت بدون ترک متفاوت خواهد بود. ازجمله اعضایی که دچار ترک می شوند؛ تیر وستون ها ،دیوارهای برشی، دیوارهای حائل و دال ها هستند. در اینجا با بندهای آیین نامه ای مرتبط و نحوه اعمال ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در etabs آشنا خواهیم شد. همینطور خواهیم آموخت که چگونه در برخی موارد می توان با اعمال صحیح این ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون، به طرحی حتی سبکتر دست یافت.
ازخلال بندهای مرتبط با ضرایب ترک خوردگی در مبحث نهم و استاندارد 2800، چنین برمی آید که دو مورد اساسی را بایست از یکدیگر تفکیک نمود:
درخصوص مهارشده یا مهارنشده بودن قاب، مبحث نهم ضرایب اصلاح متفاوتی را پیشنهاد می کند.
اساساً دسته بندی مهارشده و مهارنشده برای قابها بر اساس چه اصولی خواهد بود؟
معیاری که مهارشده بودن و یا مهارنشده بودن طبقه ای را مشخص می کند، شاخص پایداری طبقه است. در مقاله شاخص پایداری طبقه به صورت گام به گام روند محاسبه و کنترل آن را توضیح داده ایم و در انتها برای درک بهتر شما، مسئله ای در همین راستا برایتان حل کرده ایم.
طبقات مهار شده جانبی
با بررسی آیین نامه بتن آمریکا مشاهده می شود که اصول اعمال ضرایب ترک خوردگی در هر دو آیین نامه بسیار مشابه با یکدیگر می باشد. همانطور که در مبحث نهم شاهد بودیم تعریف قاب مهارشده و قاب مهارنشده در ACI نیز مطرح است. به علاوه ضرایب اعمالی نیز در هر دو آیین نامه با یکدیگر مشابه می باشند. در ادامه بخش هایی از آیین نامه بتن آمریکا برای مطالعه تطبیقی آورده شده است:
ضرایب سختی طبقات مهارشده طبق آیین نامه ACI
ضرایب سختی طبقات مهار نشده طبق آیین نامه ACI
ضرایب ترک خوردگی برای تیرها و ستون ها و دیوارها
دقت در متمایز بودن ضرایب اصلاح در هنگام تحلیل و طراحی سازه با وضعیتی که میخواهیم زمان تناوب سازه را تعیین نماییم یا وضعیت سازه در هنگام کنترل زلزله بهره برداری؛ دومین موردی است که در این بخش به آن خواهیم پرداخت. پیش از ورود به بحث آیین نامه ای لازم است بار دیگر بصورت اجمالی فلسفه اعمال ضرایب را مرور کنیم.
به خاطر داریم این ضرایب تحت بارهای وارد بر سازه و به دلیل ترک خوردگی بتن اعمال می شوند. بدیهی است هرچه این بارهای وارده بزرگتر باشند اثر کاهندگی ضرایب اصلاحی نیز بایست بیشتر شود چرا که ترک خوردگی بیشتر خواهد شد.
ضرایبی که تاکنون درمورد آنها صحبت شده تحت زلزله طرح بوده اند؛ و از آنجاییکه در بین بارهای جانبی، زلزله طرح بیشترین مقدار را دارد بالطبع به نسبت سایر بارها؛ مثلا زلزله بهره برداری، اثر کاهندگی بیشتری نیز خواهند داشت.
اگر فکر میکنید اندکی گیج شده اید حتما مقاله ی مقایسه ای ” زلزله طرح و زلزله بهره برداری “ را نگاهی بیندازید.
اگر مدل سازه ای نرم افزاری برای تعیین ابعاد و آرماتورهای مقاطع بتن آرمه یا تعیین تغییرمکان جانبی نسبی طرح بکار می رود، بایست مطابق با آنچه تا به اینجای کار آموختیم ضرایب اصلاحی، بسته به مهارشده یا نشده بودن قاب اعمال شوند.
اما چنانچه هدف اعمال زلزله بهره برداری باشد، از آنجایی که میزان ترک خوردگی به طور قطع از زلزله طرح کمتر است، میتوان ضرایب ترک خوردگی تیر وستون را تا 1.5 برابر افزایش داد.
همچنین استاندارد 2800 زلزله برای محاسبه زمان تناوب اصلی ساختمان های بتن آرمه، اثر ترک خوردگی اعضا، در سختی خمشی آنها را به ترتیب برای تیرها و ستون ها 0.5 و 1 برابر سختی خمشی مقطع ترک نخورده آنها منظور می نماید.
اعمال ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون در ایتبس مطابق گام بندی تصویری زیر می باشد:
ستونها یا تیرها را بصورت جداگانه انتخاب و از منوی تصویر زیر به قسمت اصلاح مشخصات می رویم.
اصلاح ضرایب سختی
مطابق شکل زیر پس از کلیک برروی گزینه Property modifiers، پنجره ی زیر نمایان می شود که در حالت پیش فرض تمامی ضرایب یک می باشند.
حال کافیست با توجه به مطالبی که آموختیم بخش های مرتبط را اصلاح نماییم. برای نمونه در یک قاب مهار نشده ضرایب ترک خوردگی تیر و ستون به فرم زیر خواهد بود:
ضرایب سختی ستون
ضرایب سختی تیر
براساس تصاویر فوق مشاهده می شود که با توجه به خمش دو محوره ستون، اعمال ضرایب اصلاحی حول هر دو محور خمش صورت گرفته است. در حالیکه برای تیرها صرفاً حول محور قوی (محور3) ضرایب اصلاحی اعمال می شوند.
مهارشده یا نشده درنظرگرفتن قابها و نتیجتاً اعمال ضرایب اصلاحی نظیر، یکی از موضوعاتی است که طراحان سازه نظرات گوناگونی درباره آن دارند. اهمیت این بحث زمانی جدی تر می شود که کنترل دریفت در سازه دشوار شود.
در این حالت ضرایب سختی اهمیت بیشتری می یابند و طراحان سعی خواهند داشت با استفاده از ضرایب سختی قابهای مهارشده، جابجایی سازه را کاهش دهند.(چگونه؟) که این عمل موجب طرح سازه ای سبک تر خواهد گردید.
اساساً اتخاذ چنین روشی تا چه اندازه می تواند صحیح باشد؟
عدم صراحت آیین نامه در این خصوص امکان پاسخی قاطع به این پرسش را صلب می نماید. با این حال برآیند نظر اساتید و کارشناسان مطرح عمدتاً استفاده از ضرایب اصلاح متناظر با قابهای مهارنشده می باشد. (0.35 برای تیرها و 0.7 برای ستون ها) و بکارگیری ضرایب اصلاح متناظر با قابهای مهارشده را محدود به ساختمانهای کوتاه مرتبه با دیوارهای برشی بسیار سخت و کافی می دانند.
دال ماندگار طراح، مجری و بزرگترین تولید کننده یوبوت