رفع مشکل قرمز شدن تیر در ایتبس

در این مقاله قصد داریم مشکلی که اکثر مهندسان حین انجام طراحی سازه با نرم افزار ایتبس با آن روبه رو می شوند را مورد بررسی قرار دهیم ، برای رفع سایر خطاهای این نرم افزار می توانید مقاله ی رفع خطاهای پر تکرار طراحی در ایتبس را مطالعه کنید.

مورد بسیار متداولی که در ساختمان های بتن آرمه وجود دارد، قرارگیری تیرهای فرعی بر روی تیرهای اصلی است. مشکلی که طراحان در این شرایط با آن روبرو می شوند، قرمز شدن این تیرها به دلیل وجود پیچش زیاد است. در این شرایط چاره­ کار نه افزایش ابعاد مقطع­ بلکه لحاظ نمودن ضرایب اصلاح سختی پیچشی در آنها می­ باشد.

مطابق با فلسفه اعمال ضرایب اصلاح سختی که قبلا در مقاله ” ضرایب سختی تیر و ستون ” بررسی نمودیم، در وضعیت فعلی نیز به­ علت ترک­ های پیچشی، درعمل تیر اصلی دوران کرده و سختی پیچشی آن کاهش می­ یابد. لذا بایست ضریبی برای اصلاح سختی پیچشی این­ تیرها درنظر گرفته شود.

برخلاف ضرایب اصلاح سختی خمشی تیرها و ستون­ ها، مبحث نهم برای ضریب اصلاح سختی پیچشی، عدد مشخصی را بیان نمی­ کند، درعوض به­ صورت واضح اشاره دارد که در تحلیل سازه باید سختی پیچشی اعضای ترک­ خورده به­ نحو مناسب محاسبه و منظور گردد. بنابراین پروسه تشخیص ضریب اصلاح سختی پیچشی برخلاف ضریب اصلاح سختی خمشی، محاسباتی است.

دراین خصوص مبحث نهم درخلال بند ذیل، روش محاسبه ضریب اصلاح سختی پیچشی را بیان می­ کند.

2-11-15-9 در مواردی که امکان کاهش در لنگر پیچشی در اثر بازپخش لنگرهای داخلی در عضوی از یک ساختمان نامعین موجود باشد، می توان مقدار Tu را به 0.67Tcr کاهش داد.

گام به گام مراحل اصلاح ضریب سختی پیچشی

مقدار Tu و ΦTcr از نتایج محاسبات نرم­ افزارهای مهندسی قابل استخراج بوده و به­ راحتی می­ توان ضریب اصلاح سختی پیچشی را با گام­ بندی تصویری زیر بدست آورد.

گام 1 : برداشت Tu و Tcr

مطابق با پیش­ فرض نرم­ افزار که سختی پیچشی آن عدد یک می­ باشد روند محاسبه را آغاز می­ نماییم. پس از طراحی اولیه مقادیر Tu و ΦTcr را با کلیک راست بر روی عضو تحت پیچش و طی مراحل زیر بدست می­ آوریم.

نتایج طراحی تیر در ایتبس

بر روی گزینه Envelope کلیک کنید. همانطور که ملاحظه می کنید در این پروژه مقدار Tu=95.2204 kN.m می باشد.

لنگر پیچشی نهایی Tu

سپس به پنجره قبلی بازگردید و این بار گزینه Shear را انتخاب کنید.

همانطور که در تصویر زیر ملاحظه می کنید مقدار ΦTcr=39.2947 kN.m می باشد.

ظرفیت پیچشی تیر

گام2 : اصلاح سختی پیچشی تیرها

اگر Tu<ΦTcr باشد نیازی به اعمال ضریب کاهش سختی پیچشی نیست. ولی اگر Tu>ΦTcr بایستی به­ صورت آزمون و خطا ضریبی (کمتر از1) را هربار در قسمت مشخص شده در پنجره زیر وارد کرد تا نهایتاً Tu و ΦTcr تقریباً برابر گردند.

اصلاح سختی پیچشی

آیا در تمام تیرها مجاز به کاهش ضریب سختی پیچشی تیرها هستیم؟

خیر… به طور کلی با دو نوع پیچش روبرو هستیم.

1- پیچش تعادلی – در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم نیست. بنابراین در این اعضا امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود نداشته و عضو را برای لنگر Tu طراحی می کنیم.

2- پیچش همسازی- در این نوع پیچش امکان بازتوزیع نیروها فراهم می باشد. بنابراین در این اعضا میتوان عضو را برای لنگر 0.67Tcr طراحی کرد.

با این تفاسیر در جه اعضایی امکان کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد؟

در تیرهای طره پیچش ایجاد شده از نوع تعادلی است. به این معنی که امکان بازتوزیع نیرو و کاهش در لنگر پیچشی وجود ندارد. بنابراین در تیرهای طره نمیتوان با کاهش ضریب سختی پیچشی این موضوع را حل کرد. در این حالت باید عضو را برای لنگر Tu طراحی کرد.

در فیلم آموزشی زیر که پیشنمایش فیلم آموزشی طراحی دستی تیر بتنی و تفسیر نتایج آن در Etabs2016 می باشد، مهندس علی زارع ابتدا انواع پیچش را معرفی می کند و سپس نحوه محاسبه دستی آرماتورهای طولی و عرضی پیچشی را آموزش می دهد. این فیلم آموزشی را از دست ندهید.

نتیجه­ گیری

1. نحوه اصلاح سختی خمشی و پیچشی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آیین­ نامه بتن آمریکا عملاً مشابه با یکدیگر می­ باشند.
2. اعمال ضریب سختی خمشی و پیچشی در نرم­ افزار بسیار ساده و مشابه با یکدیگر می­ باشد، تنها تفاوت این است که “ضرایب اصلاح خمشی” توسط آیین­ نامه به­ صراحت و به­ صورت عددی بیان شده­ اند ولی برای ضریب اصلاح پیچش فرآیندی آزمون و خطایی نیاز است.
3. برخلاف اینکه عموماً تصور می­ شود با اعمال ضرایب اصلاح سختی، جواب گرفتن از مقاطع دشوار خواهد شد، درمواردی نظیر پیچش، عکس این تصور برقرار است و با اعمال ضرایب پیچشی مناسب شرایط بهبود می­ یابد.

منابع

1. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14)
2. EFFECTIVE RIGIDITY OF REINFORCED CONCRETE ELEMENTS IN SEISMIC ANALYSIS AND DESIGN, J.R. Pique and M. Burgos
3. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران، ویرایش 1392
4. آیین­ نامه طراحی ساختمان­ها دربرابر زلزله، استاندارد 2800، ویرایش4
5. سایت سبز سازه sabzsaze.com