زمانی که از تحلیل طیفی برای طراحی سازه های فولادی و بتنی در برابر نیروی زلزله استفاده می شود، یکی از مراحل اصلی در فرایند طراحی همپایه کردن برش های پایه دینامیکی و استاتیکی است.

چرا برش های پایه باید با یک دیگر همپایه شوند؟

بر اساس بند استاندارد 2800، پس از محاسبه برش پایه دینامیکی، باید مقدار آن با برش پایه استاتیکی مقایسه شود. علت این امر آن است که برش پایه حاصل از روش استاتیکی معادل یک برآورد منطقی و واقع بینانه از نیروی زلزله است و آیین نامه اجازه نمی دهد که برش پایه دینامیکی تفاوت زیادی با آن داشته باشد

نکاتی که باید مورد توجه قرار گیرد

برای هم پایه کردن برش پایه نیازی به اعمال پیچش تصادفی یا اتفاقی نیست. بنابراین این کنترل با الگوهای بار EX و EY و حالت های بار SX-Base Shear و SY-Base Shear انجام می شود.

ضریب همپایگی در همه حالت ها باید مساوی یک یا بیشتر از آن باشد

در هر مرحله که اعضای سازه­ای دستخوش تغییرات قابل ملاحضه­ای گردند، فرایند همپایه کردن برش پایه باید انجام شود

در صورت وجود دیوار برشی در سازه، این کنترل باید بعد از همپایه کردن برش پایه انجام شود.

فلوچارت همپایه کردن برش پایه

یکی از اصلی ترین مراحل در طراحی سازه های بتنی و فولادی، کنترل تغییرمکان های جانبی نسبی یا کنترل دریفت می باشد. در این مقاله با مراحل و نکات کنترل دریفت آشنا خواهیم شد. بعضی از نکات مطرح شده در این مقاله غالباً از چشم طراحان سازه مغفول می ماند.

مفاهیم اولیه

در بحث دریفت با سه مفهوم روبرو هستیم:

• تغییر مکان جانبی مطلق طبقه نسبت به وضعیت اولیه خود: D
• تغییر مکان جانبی نسبی طبقه نسبت به طبقه زیرین خود (دریفت): D
• حاصل تقسیم دریفت طبقه به ارتفاع آن: نسبت دریفت یا چرخش طبقه D/h

بر اساس استاندارد 2800، به منظور کنترل دریفت باید اثرات رفتار غیرخطی هندسی (P-D) و اثرات رفتار غیرخطی مصالح درنظر گرفته شود. اثرات P-D به آسانی توسط نرم افزار Etabs قابل اعمال می باشد. اما به منظور اعمال اثرات رفتار غیرخطی مصالح باید از ضریب بزرگنمایی تغییر مکان جانبی Cd بهره گرفت. در نهایت دریفت به دست آمده با مقدار دریفت مجاز مقایسه می­گردد. دریفت مجاز برای ساختمان های تا 5 طبقه 0.025 h و برای سایر ساختمان ها 0.02 h می باشد.

برای کنترل دریفت به جز ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد، می توان محدودیت زمان تناوب تجربی را نادیده گرفت

کنترل دریفت باید بر اساس الگوها یا حالت های بار با خروج از مرکزیت اتفاقی انجام پذیرد! البته این مورد در سازه های منظم که کنترل دریفت در مرکز جرم انجام می شود، تاثیر چندانی ندارد. اما در سازه های نامنظم که کنترل دریفت در لبه های کناری صورت می پذیرد، تحت بارهای با خروج از مرکزیت اتفاقی مقدار دریفت بیشتر خواهد بود!

گزینه joint Drifts در حالت خروجی اکسل، فقط دریفت گره هایی که در آن ها ستون ترسیم شده است را ارائه می کند. اما در خروجی خود نرم افزار می توان برای تمام گره ها Joint Drifts را قرائت کرد.

· مقدار دریفت طبقات را می توان در نقاط مختلفی از سازه بررسی کرد. کمترین مقدار دریفت در مرکز جرم طبقات می باشد. هرچه از مرکز جرم به سمت لبه های کناری طبقه برویم، به دلیل اثرات لنگر پیچشی مقدار تغییر مکان­ها و دریفت افزایش می­یابد. مقدار دریفت در امتداد محورهای کناری همان دریفت دیافراگم است.

در کنترل دریفت، ضرایب ترک خوردگی دیوارهای برشی باید مشابه فایل اصلی باشد.

· برای محاسبه دریفت در محورهای کناری می توان از خروجی Diphragm Drifts یا Story Drifts استفاده کرد. با این تفاوت که در حالت Story Drifts ممکن است بیشترین جابجایی مربوط به گره ای باشد که جدا از دیافراگم است و معیار مناسبی جهت بررسی جابجایی طبقه نمی باشد. مقدار دریفت گزارش شده در حالت Story Drifts معمولا اندکی بیشتر از حالت Diaphragm Drifts است.

نحوه ایجاد فایل ETABS برای کنترل دریفت

کنترل دریفت بهتر است در فایل جداگانه‌ای به نام Project_Drift انجام شود. اصلاحات زیر در این فایل باید انجام گیرد

1- به تنظیمات عمومی طراحی سازه فولادی مراجعه کرده و رویکرد اصلاح سختی را بر روی No Modification قرار می‌دهیم

2- سازه را تحلیل کرده و فرایند طراحی سازه فولادی را انجام می دهیم.

3- مجددا قفل تحلیل را باز کرده و سازه را تحلیل می نماییم تا تاثیر کاهش سختی در نتایج تحلیل سازه نیز دیده شود! در ادامه با توجه به نوع تحلیل، طبق مراحل زیر دریفت سازه را بررسی می نماییم.

فلوچارت کنترل دریفت

در تصویر زیر مسیر صحیح برای کنترل دریفت سازه ها نشان داده شده است

در تحلیل استاتیکی معادل داریم:

در تحلیل طیفی داریم:

فلوچارت

یکی از موارد مهم در طراحی سازه های فولادی، محاسبه دقیق مشخصات اعضا می باشد. در این پست تمامی فرمول های لازم جهت محاسبه مشخصات اعضای فولادی بیان شده است

مقطع IPE تک با دو ورق تقویتی بال

مقطع CPE تک

مقطع دوبل IPE (پابسته و پاباز)

مقطع دوبل IPEبا دو ورق تقویتی بال

مقطع سوبل IPE

مقطع سوبل IPE با دو ورق تقویتی بال