گروه مقاله : مقالات و انتشارات
تاريخ انتشار : 1396/08/02 - 23:47
كد :358

Shell یا Membrane؟

Shell یا Membrane؟

 

یکی از سوالاتی که معمولا برای مهندسین جوان در هنگام طراحی با نرم افزار پیش می آید این است که:

دیوارها و دال ها را از نوع Shell تعریف کنیم یا Membrane ؟

قبل از اینکه وارد بحث اصلی شویم بیایید ببینیم فرق بین این دو در نرم افزار ایتبس چیست؟

با توجه به Help نرم افزار ایتبس می توان گفت :

برای بررسی رفتار به صورت شهودی تر، یک مدل یکسان را به ازای هر دو نوع از مقاطع در نرم افزار Etabs تحلیل کرده و در مورد رفتار آن بحث می کنیم.

رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Membrane

همانطور که از شکل پیداست میزان لنگر خمشی در تمامی نقاط دال مقدار ناچیزی است و عملا صفر است که در گوشه سمت چپ پایین عکس مشاهده می شود (0 kgf.m/m). با توجه به نمای سه بعدی مدل نیز می توان مشاهده کرد که دال مسطح باقی مانده و تنها تیر و ستون ها دچار انحنا شده اند. در واقع دال تمامی لنگر وارده را بر تیرها و ستونها انتقال داده است و خود در تحمل لنگر وارده سهمی نداشته است. به بیان دیگر سختی خمشی خارج از صفحه ی دال از نوع Membrane صفر است.

برای درک بهتر به مقاله ضرایب ترک خوردگی دال مراجعه کنید.

رفتار مدل با دال تخصیص یافته از نوع Shell

همانطور که در شکل مشاهده می شود میزان لنگر خمشی در تمامی نقاط دال مقادیر متفاوتی است و حتی علامت آن بسته به مکانیزم خمش که در نمای سه بعدی نشان داده شده است تفاوت می کند.

تفاوت روشنی که در ابتدا به چشم می آید خمش خارج از صفحه دال است. این امر بیانگر آنست که علاوه بر تیرها و ستونها دال نیز در تحمل لنگر وارده مشارکت دارد و لذا سهمی که تیرها و ستون ها از لنگر کل وارده دریافت می کنند، در حالت Shell نسبت به حالت Membrane کمتر است و هر چه دال ضخیم تر باشد سهم آن در تحمل لنگر خمشی افزایش یافته و در نتیجه لنگر کمتری بر تیرها و ستونها اعمال می شود. به بیان دیگر دال از نوع Shell علاوه بر سختی درون صفحه ای، سختی خمشی برون صفحه ای نیز دارد و رفتار واقعی تری از المان سطحی را به نمایش می گذارد.

شایان ذکر است با توجه به ویژگی مذکور حالت Membrane می توان گفت که سختی کل سازه در حالت اول نسبت به حالت دوم کمتر است و لذا می توان نتیجه گرفت که جابجایی، دریفت طبقات و پریود مدل Membrane نسبت به مدل Shell بزرگتر خواهد بود.

در ادامه میخواهیم به یک مقایسه بسیار جالب بین این دو المان بپردازیم.

مزایا و معایب استفاده از Membrane یا Shell در مدلسازی

حال که با ویژگی های هریک از این دو المان و تفاوت های آنها آشنا شدیم، بپردازیم به سوال اصلی:

shell تعریف کنیم یا Membrane ؟

در ادامه نظر اساتید دکتر مسعود حسین زاده و دکتر مهدی علیرضایی را در مورد تفاوت این دو مرور می کنیم :

دکتر حسین زاده :

  1. از لحاظ تئوریک المان Shell هم قادر است رفتار غشایی (مانند کشش، فشار و برش داخل صفحه) را در محاسبات منظور نماید و هم قادر است خمش خارج از صفحه را مدل نماید (تمامی رفتارها) و از این نظر کاملتر از المان Membrane است ولی المان Membrane تنها قادر است رفتار غشایی را منظور کند و نمی تواند خمش خارج از صفحه را مدل نماید. برای مثال اگر یک دال بتنی مربوط به بالکن طره را که تنها از یک لبه خود به سازه متصل است با المان Membrane مدل نمایید، در محل اتصال به صورت مفصلی عمل کرده و ناپایدار خواهد بود. بنابراین بالکن ها نیز باید با Shell مدل شوند.
  2. از لحاظ نرم افزاری المان های Membrane در Etabs به صورت اتوماتیک مش بندی می شوند و کاربر نیازی ندارد تا آنها را به صورت دستی مش بزند. ولی المان Shell باید پس از ترسیم به صورت دستی مش بندی شود و لذا زحمت آن بیشتر است. بنابراین کاربران معمولا جز در مواردی که استفاده از المان Shell ضروری نیست از المان Membrane استفاده می کنند. به طور مثال برای مدلسازی دال های بتنی داخلی که از چهار لبه خود به تیرهای پیرامونی متصل هستند.

دکتر علیرضایی:

در صورتی که سقف Shell باشد، حتما بایستی آن را مش بندی کنید. در صورت عدم مش بندی کل موضوع مدل شده به عنوان یک المان در نظر گرفته خواهد شد و لذا روی تیرها باری منتقل نمی شود. (در واقع در گوشه ها این انتقال صورت می گیرد.) در صورتی که اگر Membrane انتخاب شده باشد، توزیع بار بصورت پاکتی صورت می گیرد. بطور کلی برای سقف‌هایی مثل سقف کامپوزیت، تیرچه بلوک، کرومیت و تمام سقف‌هایی که دارای پخش بار یکطرفه هستند از Deck یا Slab با پخش بار یکطرفه استفاده نمایید و برای سقف‌هایی مثل دال‌های بتنی توپر یا تو خالی یا وافل، از Slab با عملکرد membrane توصیه می‌شود.

نتیجه گیری:

در دال ها

برای دریافت مطالب بیشتر به مقاله ضرایب ترک خوردگی دال مراجعه کنید.

در دیوار های برشی

 دال ماندگار طراح، مجری و بزرگترین تولید کننده یوبوت

نويسندگان شرکت دال ماندگار
ابزار تلگرام

آپلود عکسابزار تلگرام برای وبلاگ