بررسی انطباق نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات سازهای ساختمانهای بتنی و فوالدی از نظر آیین نامهها و دقت محاسبات

1

کمیسیون پژوهش بررسی انطباق نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات سازهای ساختمانهای بتنی و فوالدی از نظر آیین نامهها و دقت محاسبات پژوهشگران هانیه رمضان صفت نادعلی رمضانپور محمدعلی رضازاده مهدی گوران اوریمی ناظر دکتر مرتضی نقی پور شهریور 9312 2

دستي فهرست مطالب چکیده 7 فهرست جداول 9 فهرست اشکال 11 فصل اول مقدمه 13 1 -مقدمه 11 1-1- بیان موضوع و اهمیت مسئلة بررسي شده در پروژه تحقیقاتي 11 2-1- اهداف تحقیق 11 3-1- ترتیب فصلها و موضوعات بررسي شده در هر فصل 11 فصل دوم ساختمانهای فوالدی 11 فهرست واژه ها 11-2 مقدمه 11 1-2- مشخصات ساختمان مورد بررسي 19 1-1-2- مقاطع مورد استفاده 19 2-1-2- مدلسازی اسکلت فلزی با نرمافزار 21 ETABS -3-1-2 بارگذاری 23 2-2- کنترلهای انجام شده جهت تحلیل و طراحي اسکلت 21 1-2-2- کنترل تغییرمکان جانبي نسبي 21 2-2-2- تنظیم پارامترهای طراحي تیر و ستون و بادبند در نرم افزار ETABS و 27 SAP2000 3-2-2- الزامات عمومي طراحي ستون ها 27 1-2-2- کنترل ضوابط لرزه ای 29 3-2- طراحي به روش تنش مجاز 31 1-3-2- ترکیب بارها در طراحي به روش تنش مجاز 31 2-3-2- طراحي ستون ها 31 1-2-3-2- طراحي دستي ستون ها براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ایران 31 2-2-3-2- نمونه طراحي ستون به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي 31 3-3-2- طراحي تیر 39 1-3-3-2- طراحي تیر طبقه اول 39 1-3-2 -نکات طراحي تیرها و ستون ها با استفاده از نرم افزار 11 1-1-3-2- اثر مرتبه دوم و تحلیل 11 2-1-3-2- مقایسه نسبت تنشهای به دست آمده از طراحي نرم افزار براساس آیین نامههای مختلف با نتایج طراحي 11 1-3-2- طراحي بادبند 17 3

1-1-3-2- طراحي دستي بادبند براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان 17 2-1-3-2- نکات طراحي بادبندها با نرم افزار 11 1-2- طراحي به روش حالت حدی 11 1-1-2- طراحي ستون 11 1-1-1-2- تعیین اثر لنگر ثانوی 13 2-1-1-2- طراحي دستي ستون به روش حالت حدی و براساس مبحث دهم مقررات ملي 17 2-1-2- طراحي تیر 11 3-1-2- طراحي بادبند 12 1-3-1-2- طراحي دستي بادبند طبقه اول براساس مبحث دهم مقررات ملي 12 2-3-1-2- نحوه طراحي بادبندها با استفاده از نرم افزار 13 1-1-2- نکات طراحي به روش حدی تیرها و ستونها و بادبندها با استفاده از نرم افزار 11 1-2- نتیجه گیری 11 1-1-2- ارائه راهکار به منظور تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان فوالدی براساس مبحث 11 دهم مقررات ملي ساختمان 1-1-1-2- طراحي به روش تنش مجاز 11 2-1-1-2- طراحي به روش حالت حدی 19 1-2 -مراجع بخش ساختمانهای فوالدی 71 فصل سوم ساختمانهای بتني 71 فهرست واژه ها 72-3 مقدمه 73 1-3- مشخصات ساختمان مورد بررسي 73 1-1-3- مقاطع مورد استفاده 71 2-1-3- مدلسازی اسکلت فلزی با نرمافزار 71 ETABS -3-1-3 بارگذاری 71 2-3- کنترلهای انجام شده جهت تحلیل و طراحي اسکلت 11 3-3 -طراحي ساختمان بتني 12 1-3-3- طراحي تیر 12 1-1-3-3- طراحي تیر تحت خمش 12 2-1-3-3- طراحي تیر تحت برش 11 2-3-3- طراحي ستون 19 1-2-3-3- طراحي ستون تحت بار محوری و لنگر خمشي 19 2-2-3-3- طراحي ستون تحت بار محوری و برش 91 3-3-3- طراحي دیوار برشي 93 1-3-3-3- طراحي دیوار در مقابل نیروی برشي 93 1

2-3-3-3- طراحي دیوار در مقابل ترکیب لنگر خمشي و نیروی محوری 91 3-3-3-3- بررسي ضرورت استفاده از اجزای مرزی در دو طرف دیوار 91 1-3-3- اثر بازتوزیع لنگر 91 1-3- نتیجه گیری 91 نامه طراحي مورد استفاده در نرم افزار با مبحث نهم مقررات ملي ساختمان ایران و و ارائه راهکار به منظور تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي 1-1-3- مقایسه نتایج طراحي دستي با طراحي های انجام شده با نرم افزار SAP و ETABS وانتخاب مشابه ترین آیین 91 2-1-3- مقایسه آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي ساختمان با آیین نامه های پرکاربرد موجود در نرم افزار 111 1-2-1-3- مقایسه آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي ساختمان با آیین نامه CSA-A23.3-04, 111 CSA-A23.3-94, 2-2-1-3- مقایسه آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي ساختمان با آیین نامه ACI-318-05,02,99 111 1-3- مراجع بخش ساختمانهای بتني 111 فصل چهارم طراحي دال و پي بتني 119 1 -مقدمه 111 1-1- مشخصات پي مورد بررسي 111 2-1- کلیات طراحي پي توسط نرم افزار 111 SAFE 1-2-1- کنترل برش منگنه ای توسط نرم افزار SAFE و مبحث نهم مقررات ملي ساختمان 112 2-2-1- طراحي خمشي پي 113 3-2-1- بازشو ها در دال ها 111 3-1- نتیجه گیری 111 1-1- مراجع بخش طراحي دال و پي بتني 111 فصل پنجم تحلیل استاتیکي غیرخطي 117 فهرست واژه ها 111-1 مقدمه 119 1-1- تحلیل استاتیکي غیرخطي 119 1-1-1- محاسبه تغییرمکان هدف 119 1-1-1-1- محاسبه زمان تناوب موثر 119-2-1-1 -محاسبه 1 ضریب 121-3-1-1 -محاسبه 1 ضریب 122-1-1-1 -محاسبه 1 ضریب 122 1-1-1-1- محاسبه ضریب 123 1-1-1-1- محاسبه شتاب طیفي 123 2-1-1- ترکیب بارگذاری ثقلي و جانبي 121 3-1-1- تعریف مشخصات مفصل 129 1-3-1-1- محاسبه لنگر تسلیم تیرهای بتني 129 1

2-3-1-1- پارامترهای مدلسازی و معیارهای پذیرش )مشخصات مفصل( 132 2-1- بررسي نتایج به دست آمده از تحلیل استاتیکي غیرخطي نرم افزار SAP و 111 ETABS 1-2-1- مقایسه منحني برش پایه تغییرمکان به دست آمده از تحلیل استاتیکي غیرخطي نرم افزار SAP و 111 ETABS 2-2-1- وضعیت مفصل ها درتغییرمکان هدف 111 3-1- نتیجه گیری 113 1-1- مراجع بخش تحلیل استاتیکي غیرخطي 113 1

چکیده در زمینه طراحي ساختمانهای فوالدی و بتني نرم افزارها و آیین نامههای گوناگوني تدوین شده است. در کشور ما نیز برای طراحي ساختمانهای فوالدی و بتني آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله )استاندارد 2111( و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان و مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نوشته شده است. طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات ساختمان براساس آیین نامههای طراحي کشورمان نميباشد از این رو الزم است مقایسه ای بین نتایج طراحي این نرم افزارها و نتایج طراحي دستي براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان و مبحث نهم مقررات ملي صورت گیرد و مشابه ترین آیین نامه به مبحث دهم و نهم مقررات ملي انتخاب گردد. همچنین یک روش مدلسازی با هدف تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان فوالدی و بتني براساس مبحث دهم و نهم مقررات ملي ساختمان ارائه شود. در این مطالعه به منظور مقایسه نتایج طراحي دستي با طراحي نرم افزار یک ساختمان پنج طبقه فوالدی و بتني با دوسیستم باربر جانبي مختلف در دو جهت در نظر گرفته شد. این ساختمان ها توسط نرم افزار ETABS و SAP2000 مدلسازی و تحلیل گردیدند. با استفاده از نتایج تحلیل نرم افزار قاب بحراني به صورت دستي و براساس مبحث دهم و نهم مقررات ملي ساختمان طراحي شد. سپس ساختمان مورد نظر توسط نرم افزار و براساس آیین نامه های موجود در برنامه طراحي گردید. بررسي ها نشان مي دهد در ساختمان های بتني نتایج طراحي براساس آیین نامه CSA-A23.3-94 مشابه نتایج طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان مي باشد. همچنین در طراحي ساختمان های فوالدی به روش تنش مجاز ضوابط آیین نامه AISC-ASD 89 مشابه با ضوابط مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ميباشد. همچنین برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي در طراحي ساختمان فوالدی به روش حالت حدی الزم است طراحي براساس آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بارهای مبحث دهم انجام شود. 7

سپاسگزاری با تشکر از جناب آقای دکتر نقيپور که با راهنمایيهای ارزشمندشان ما را در جهت ارتقای کیفیت علمي پروژه یاری نمودند و همچنین با تشکر از اعضای محترم کمیسیون پژوهش سازمان نظام مهندسي ساختمان استان مازندران که این فرصت پژوهشي را فراهم نمودند. 1

فهرست جداول 21 11 11 71 13 11 11 11 17 11 91 91 92 92 91 91 99 111 111 111 111 112 113 111 111 111 122 123 133 131 139 111 112 111 117 جدول 2-1- مقاطع مورد استفاده جدول 2-2- مقایسه نسبت تنش بادبندها در روش تنش مجاز جدول 2-3- مقایسه نسبت تنش بادبندها در روش حالت حدی جدول 3-1- مقاطع مورد استفاده جدول 3-2 -طراحي تیر B6 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-3 -طراحي تیر B5 story 1 سمت چپ دهانه-شکل پذیری متوسط جدول 3-1 -طراحي تیر B4 story 1 سمت چپ دهانه -شکل پذیری متوسط جدول 3-1- طراحي تیر B6 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-1- طراحي تیر B5 story 1 سمت چپ دهانه-شکل پذیری متوسط جدول 3-7 -طراحي تیر B4 story 1 سمت چپ دهانه -شکل پذیری متوسط جدول 3-1- طراحي ستون C10 شکل story 1 پذیری متوسط جدول 3-9- طراحي ستون C2-story 1 -شکل پذیری متوسط جدول 3-11 - طراحي ستون C10 شکل story 1 پذیری متوسط جدول 3-11- طراحي ستون C2-story 1 -شکل پذیری متوسط جدول -3-12 طراحي دیوار W2 story 1 جدول -3-13 طراحي دیوار W2 story 1 جدول 3-11 -طراحي تیر B1 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-11 -طراحي تیر B3 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-11 -طراحي ستون 1 C11 story شکل پذیری متوسط جدول 3-17- طراحي ستون 1 C1 story شکل پذیری متوسط جدول 3-11 -طراحي تیر B1 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-19 - طراحي تیر B2 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-21 -طراحي تیر B3 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-21 - طراحي ستون 1 C11 story سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 3-22 -طراحي ستون 1 C11 story سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط جدول 1-1 -طراحي نوار CSX4 اطراف ستون B4 جدول 1-1- مقدار ضریب جدول 1-2- مقادیر ضریب جدول 2-3 نشریه 311 جدول 2-3 FEMA 356 جدول 3-3 نشریه 311 و جدول 3-3 FEMA 356 جدول 1-3- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای روش های غیرخطي- تیر بتن مسلح)جدول 7-1 نشریه 311( جدول 1-1- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای روش های غیرخطي- ستون بتن مسلح)جدول 1-1 نشریه 311( جدول 1-1 - انتخاب مشخصات مفصل ستون برای حالتي که جدول 1-1 - انتخاب مشخصات مفصل ستون برای حالتي که جدول 1-7- تعریف مشخصات مهاربندهای همگرا براساس جدول 1-1 نشریه 311 جدول 1-1- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روش های غیرخطي اجزای سازه ی فوالدی براساس جدول 1-1 نشریه 311 براساس جدول 1-1 نشریه 311 جدول 1-9- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روش های غیرخطي اجزای سازه ی فوالدی براساس جدول 3-1 نشریه 311 9

فهرست اشکال 19 19 21 21 21 21 22 27 29 39 12 13 13 11 11 11 19 11 11 11 11 11 11 19 11 11 11 11 11 71 71 71 71 77 12 91 شکل 2-1 - ارتفاع طبقات. شکل 2-2- تیرمرکب استفاده شده در راستای قاب خمشي. شکل 2-3- مقاطع مورد استفاده در بادبندها. شکل 2-1- نمای سه بعدی. شکل 2-1- پالن طبقه اول شکل 2-1- نمای محور C راستای قاب خمشي. شکل 2-7- نمای محور 1 راستای بادبندی. شکل 2-1 -تنظیم پارامترهای طراحي در نرم افزار ETABS و SAP2000 شکل 2-9- تعریف تنش مجاز خمشي و کششي بزرگ برای اعضای سازه به منظور بررسي ظرفیت بار محوری ستون در فشار تحت ترکیب بارگذاری زلزله تشدید یافته. شکل 2-11- تیرمرکب استفاده شده در راستای قاب خمشي. شکل 2-11 - تنظیمات تحلیل برای طراحي سازه براساس آیین نامه. AISC-ASD 89 شکل 2-12- تعریف حالت بارمرده و لحاظ نمودن اثر تحلیل غیرخطي شکل 2-13- تعریف حالت بارزنده و لحاظ نمودن اثر تحلیل غیرخطي شکل 2-11- نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده در نرم افزار.ETABS شکل 2-11- نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده در نرم افزار 2000. SAP شکل 2-11 - نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده در نرم افزارETABS. شکل 2-17- نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده در نرم افزارETABS. شکل 2-11- تعریف ضرایب تقلیل مقاومت.. شکل 2-19 - تنظیمات تحلیل نرم افزار ETABS برای طراحي سازه براساس آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بار ایران. شکل 2-21- انتخاب روش تحلیل Effective Length و در نظر گرفتن تحلیل مرتبه دوم.General 2nd Order شکل 2-21- پارامترهای لرزه ای که براساس فصل 7-05 12 ASCE تعیین مي گردند. شکل 2-22- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای. شکل 2-23- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای.این قسمت در منوی define نرم افزار ETABS وجود دارد. شکل 2-21- نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده توسط نرم افزار.ETABS شکل 2-21- نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بار LRFD360-05 در نرم افزار.SAP2000 شکل 2-21- در صورت غیرفعال ننمودن بخش مربوط به طراحي لرزهای مقاطع غیرفشرده لرزهای محسوب ميگردند و برنامه این مقاطع را مناسب ندانسته و طراحي را براساس آنها انجام نميدهد. شکل 2-27- به دلیل مرکب بودن مقطع و وارد نکردن فاصله لقمهها از نظر برنامه مقاطع غیرفشرده لرزهای محسوب ميشوند. شکل 2-21- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای. شکل 2-29- نسبت تنش بادبند طراحي شده توسط نرم افزار.ETABS شکل 3-1 - ارتفاع طبقات. شکل 3-2- نمای سه بعدی. شکل 3-3- پالن طبقات اول تا پنجم. شکل 3-1- نمای محور A راستای قاب خمشي. شکل 3-1- نمای محور یک در راستای سیستم ترکیبي قاب خمشي بتني متوسط و دیوار برشي بتن مسلح متوسط. شکل 3-1- ایده آل سازی توزیع تنش و کرنش در مقطع تیر شکل 3-7- تیر بتن آرمه ی سه دهانه تحت بار گسترده یکنواخت به همراه نمودار تغییرات لنگر خمشي 11

91 97 111 113 111 121 121 121 127 121 121 129 131 131 131 133 131 131 131 131 137 137 131 131 139 111 111 113 113 111 111 111 111 111 شکل 3-1- مقدار لنگر خمشي به دست آمده از تحلیل االستیک در تکیه گاه B برابر با 131 کیلونیوتن مي باشد. شکل 3-9- مقدار لنگر خمشي که نرم افزار برای طراحي در نظر مي گیرد همان مقدار 131 کیلونیوتن مي باشد و لنگر خمشي با لحاظ نمودن اثر بازتوزیع کاهش نمي یابد. شکل 1-1 - هندسه پي مورد بررسي شکل 1-2 -معرفي بعد کنترل برش منگنه ای. شکل 1-3- ضریب ایمني مقاومت بتن و فوالد شکل 1-1- منحني ساده شده نیرو تغییرمکان شکل 1-3 نشریه 311 شکل 1-2- تعریف الگوی بار ثقلي در نرم افزار ETABS شکل 1-3- تعریف الگوی بار ثقلي در نرم افزار SAP شکل 1-1- توزیع بار جانبي در جهت محور X متناسب با توزیع بارجانبي )رابطه 11-3 نشریه 311( در روش استاتیکي خطي. شکل 1-1- بارجانبي متناسب با توزیع بارجانبي در روش استاتیکي خطي به تدریج و به صورت فزاینده و در ادامه بارگذاری ثقلي بر سازه اعمال مي شود و تا زماني ادامه مي یابد که تغییرمکان نقطه کنترل سازه )مرکز جرم طبقه پنجم( به تغییرمکان هدف برسد)نرم افزار.)ETABS شکل 1-1- توزیع بارجانبي متناسب با توزیع بارجانبي در روش استاتیکي خطي انجام مي شود)نرم افزارSAP (. شکل 1-7- تیر بتني طبقه سوم شکل 1-1- تعریف مقطع مورد نظر در قسمت Section Designer شکل 1-9- لنگر تسلیم مقطع تیر مورد بررسي شکل 1-11- اختصاص مقدار لنگر تسلیم مقطع مورد بررسي در پنجره تعریف مشخصات مفصل شکل 1-11- گام اول تعریف مفصل تیر از نوع خمشي شکل 1-12- منحني نیرو تغییرشکل تعمیم یافته اجزا مقادیر c b a در این شکل نشان داده شده است. شکل 1-13- گام دوم اختصاص مشخصات مفصل براساس جدول 7-1 نشریه 311 شکل 1-11- گام اول انتخاب اندرکنشي نیروی محوری و خمشي شکل 1-11- گام دوم وارد نمودن مشخصات مفصل اندرکنشي نیروی محوری و خمشي در نرم افزار ETABS براساس جدول 1-1 نشریه 311 شکل 1-11- گام سوم انتخاب منحني اندرکنش آیین نامه ACI در نرم افزار ETABS شکل 1-17- گام اول انتخاب مفصل اندرکنشي نیروی محوری- لنگرخمشي برای ستون شکل 1-11- گام دوم وارد کردن مشخصات مفصل ستون ستون های مستطیلي مورد بررسي نسبت به دو محور X Y, متقارن اند. انتخاب سه نیروی محوری مختلف برای معرفي مشخصات مفصل ستون ها. شکل 1-19- گام سوم در نظرگرفتن بارهای محوری متفاوت در تعریف مشخصات مفصل ستون. شکل 1-21- گام چهارم تعریف مشخصات مفصل ستون برای حالتي که در قسمت Modify/show Moment Rotation Curve Data شکل 1-21- گام پنجم تعریف مشخصات مفصل ستون برای حالتي که Rotation Curve Data شکل 1-22- گام ششم انتخاب منحني اندرکنش آیین نامه ACI در نرم افزار SAP شکل 1-23- گام اول تعریف مفصل مهاربند از نوع محوری. در قسمت Modify/show Moment شکل 1-21- گام دوم تعریف مشخصات مفصل تعریف نیرو و تغییرشکل تسلیم کششي و فشاری مهاربند و صرفنظر از طول تغییرشکل خمیری کوچک در قسمت مشخصات مفصل مهاربند فشاری شکل 1-21 -مقایسه منحني برش پایه تغییرمکان شکل 1-21- منحني نیرو تغییرشکل تعمیم یافته اجزا مقادیر c b a در این شکل نشان داده شده است. شکل 1-27- گام اول تعریف مفصل خمشي تیر شکل 1-21- گام دوم تعریف مفصل خمشي تیر شکل 1-29 -گام سوم در شکل فوق مشخصات مفصل خمشي تیر وارد مي شود چرخش تسلیم و ممان خمشي تسلیم تیر براساس رابطه 1-1 11

117 111 111 119 111 111 111 112 112 3-1 نشریه 311 تعریف مي گردد و در قسمت سوم معیارهای پذیرش وارد مي شود. شکل 1-31: گام اول انتخاب شکل 1-31: گام دوم انتخاب مفصل اندرکنشي نیروی محوری- لنگرخمشي برای ستون در ETABS مفصل اندرکنشي نیروی محوری- لنگرخمشي برای ستون در ETABS شکل 1-32 -گام سوم تعریف مفصل اندرکنشي نیروی محوری- لنگرخمشي برای ستون و وارد نمودن معیارهای پذیرش شکل 1-33- مرحله 1 تعریف سطح اندرکنش و واردکردن ممان تسلیم ستون براساس رابطه 1-1 و با استفاده از نیروی محوری ایجاد شده در ستون در تغییرمکان هدف. شکل 1-31- مقایسه منحني برش پایه تغییرمکان نرم افزار SAP و ETABS شکل 1-31- مقایسه منحني برش پایه تغییرمکان شکل 1-31- وضعیت قاب در تغییرمکان هدف در نرم افزار SAP در تغییرمکان هدف مفصل ها در وضعیت IO, LS قرار دارند که منطبق با سطح عملکرد ایمني جاني موردنظر آیین نامه 2111 است. شکل 1-37- وضعیت قاب 1 طبقه بتني در تغییرمکان هدف در نرم افزار ETABS در تغییرمکان هدف مفصل ها در وضعیت IO, LS قرار دارند که منطبق با سطح عملکرد ایمني جاني موردنظر آیین نامه 2111 است. شکل 1-31- وضعیت قاب 12 طبقه فوالدی در تغییرمکان هدف نرم افزار SAP در تغییرمکان هدف مفصل ها در وضعیت IO, LS قرار دارند که منطبق با سطح عملکرد ایمني جاني موردنظر آیین نامه 2111 است. 12

اول فصل مقدمه 13

9- مقدمه 9-9- بیان موضوع و اهمیت مسئلة بررسی شده در پروژه تحقیقاتی در زمینه طراحي ساختمانهای فوالدی و بتني نرم افزارها و آیین نامههای گوناگوني تدوین شده است. در کشور ما نیز برای طراحي ساختمانهای فوالدی و بتني آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله )استاندارد 2111( مبحث دهم مقررات ملي ساختمان و مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نوشته شده است. طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات ساختمان براساس آیین نامههای طراحي کشورمان نميباشد از این رو الزم است مقایسه ای بین نتایج طراحي این نرم افزارها و نتایج طراحي دستي براساس مبحث دهم و مبحث نهم مقررات ملي صورت گیرد و مشابه ترین آیین نامه به مبحث دهم و نهم مقررات ملي انتخاب گردد. 2-9- اهداف تحقیق مقایسه ساختمان های بتني و فوالدی طراحي شده براساس مبحث نهم و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان با ساختمان بتني وفوالدی طراحي شده توسط نرم افزارهای ETABS و.SAP2000 انتخاب مشابه ترین آیین نامه طراحي ساختمان مورد استفاده در نرم افزارها با مبحث نهم مقررات ملي ساختمان و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ارائه یک روش مدلسازی با هدف تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان بتني و فوالدی براساس مبحث نهم و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان. 3-9- ترتیب فصلها و موضوعات بررسی شده در هر فصل در فصل اول ضرورت و اهداف تحقیق مطرح ميشود. در فصل دوم ساختمانهای فوالدی در فصل سوم ساختمانهای بتني و در فصل چهارم پيها و دالهای بتني بررسي ميگردند. همچنین در فصل پنجم تحلیل استاتیکي غیرخطي ساختمانهای فوالدی و بتني توسط نرم افزارهایSAP و ETABS براساس نشریه 311 و FEMA انجام ميشود. 11

فصل دوم ساختمانهای فوالدی 11

فهرست واژهها زمان تناوب تجربي سازه در راستای محور X ارتفاع ساختمان برحسب متر از تراز پایه نسبت شتاب مبنای طرح ضریب بازتاب ساختمان ضریب اهمیت ساختمان ضریب رفتار ساختمان تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح در طبقه تغییرمکان جانبي نسبي طرح در طبقه ارتفاع طبقه بار مرده بار زنده بار زلزله تنش موجود فشاری تنش فشاری مجاز ستون مقاومت فشاری مورد نیاز مقاومت فشاری اسمي مقطع نیروی محوری ناشي از بار مرده نیروی محوری ناشي از بار زنده نیروی محوری ناشي از بار زلزله تنش فشاری مجاز ستون سطح مقطع کلي ستون ضریب اضافه مقاومت ظرفیت فشاری اسمي ستون ظرفیت کششي اسمي ستون پهنای آزاد بال ضخامت بال فاصله خالص بین بال های نیمرخ ضخامت جان ضرایب خمشي بار محوری معادل پارامتر نشان دهنده شرایط مرزی دو انتهای عضو فشاری ضریب ارتجاعي ممان اینرسي حول محور خمش طولي از عضو است که مهار جانبي ندارد الغری حداکثر عضو فشاری ضریب طول موثر الغری مرزی بین کمانش ارتجاعي و غیرارتجاعي ضریب اطمینان تنش تسلیم فوالد تنش مجاز خمشي 11

لنگر کوچکتر در دو انتهای طول آزاد است که نسبت به محور قوی مقطع در نظر گرفته ميشود. لنگر بزرگتر در دو انتهای طول آزاد است که نسبت به محور قوی مقطع در نظر گرفته ميشود. عرض بال مقطع طول آزاد مهار نشده حداکثر مقدار طول آزاد مهار نشده ضریب میزان هممکاني لنگر حداکثر با لنگر ناشي از اثرات تنش ناشي از خمش حول محور تنش ناشي از خمش حول محور تنش اولر ممان اینرسي مقطع حول محور قوی اساس مقطع حول محور قوی شعاع ژیراسیون حول محور قوی ارتفاع کلي مقطع تنش مجاز برشي مقاومت نهایي اسمي تالش های موجود در مقطع ضریب تقلیل مقاومت ضریب تقلیل مقاومت فشاری ضریب تقلیل مقاومت کششي ضرایب تقلیل مقاومت برشي ضرایب تقلیل مقاومت خمشي سطح مقطع کل تنش فشاری ناشي از کمانش خمشي مقاومت خمشي اسمي اساس مقطع پالستیک حول محور خمش مقاومت فشاری مورد نیاز تغییرمکان جانبي نسبي مرتبه دوم تغییرمکان جانبي نسبي مرتبه اول ضریب افزایش بارهای جانبي ضریب افزایش تغییرمکان ضریب اهمیت مساحت اسمي جان نسبت تنش کمانش برشي جان به تنش تسلیم برشي فوالد جان مقاومت برشي اسمي 17

2- مقدمه در زمینه طراحي ساختمانهای فوالدی نرم افزارها و آیین نامههای گوناگوني تدوین شده است. در کشور ما نیز برای طراحي ساختمانهای فوالدی آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله )استاندارد 2111( و مبحث دهم مقررات ملي ساختمان نوشته شده است. طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات ساختمان براساس آیین نامههای طراحي کشورمان نميباشد از این رو الزم است مقایسه ای بین نتایج طراحي این نرم افزارها و نتایج طراحي دستي براساس مبحث دهم مقررات ملي صورت گیرد و مشابه ترین آیین نامه به مبحث دهم مقررات ملي انتخاب گردد. سپس یک روش مدلسازی با هدف تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان فوالدی براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ارائه شود. دراین پروژه ازجدیدترین نسخه موجود نرم افزار SAP2000 14.2.2 و ETABS 9.7.0 استفاده شد. زیرا عموما در نسخه های جدید یک نرم افزار اشکاالت اساسي نسخههای قبل حل ميشود و امکانات جدیدی به آن اضافه مي گردد. به دلیل قفل شکسته بودن نرم افزارهای مورد استفاده الزم است درستي محاسبات بررسي شود. به همین منظور یکي از مثال های بخش Help > Documentation > Analysis Verification > Frames با نسخه موجود مدلسازی و پس از تحلیل جواب های به دست آمده با جواب های این مثال ها مقایسه گردید در این مثال ها جواب های نسخه اصلي SAP2000 آمده از محاسبات دستي مقایسه شده است. با جواب های به دست بخش دوم و سوم این فصل مربوط به مشخصات ساختمان مورد بررسي مي باشد. در بخش چهارم طراحي دستي ستون تیر و بادبند به روش تنش مجاز و براساس آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان انجام گردید و نتایج طراحي دستي و طراحي توسط نرم افزارهای ETABS و SAP2000 با هم مقایسه و مناسبترین آیین نامه که نتایج طراحياش نزدیک به طراحي براساس مبحث دهم است پیشنهاد شد. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي ساختمان بیان گردید که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي شود. در بخش پنجم این فصل طراحي دستي ستون تیر و بادبند به روش حالت حدی و براساس آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ارائه شد. و نتایج طراحي دستي و طراحي توسط نرم افزارهای ETABS و SAP2000 با هم مقایسه و مناسب ترین آیین نامه که نتایج طراحياش نزدیک به طراحي براساس مبحث دهم است پیشنهاد گردید. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي ساختمان پیشنهاد شد که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي شود. 11

9-2- مشخصات ساختمان مورد بررسی تعداد طبقات ساختمان فوالدی مورد نظر 1 طبقه است. سیستم سازه ای آن در یک راستا قاب خمشي فوالدی متوسط و در جهت دیگر قاب ساده مهاربندی هم محور فوالدی ميباشد. محل ساخت این ساختمان شهرستان ساری در نظر گرفته شده است. سقف از نوع تیرچه و بلوك با ضخامت بلوك 21 سانتیمتر و ضخامت بتن 1 سانتیمتر ميباشد. فوالد مصرفي در اسکلت از ST37 با تنش جاری شدن حداقل. 2111kg/cm2 IPE 9-9-2- مقاطع مورد استفاده شکل 2-9 - ارتفاع طبقات. برای ستون ها مقاطع قوطي شکل و برای تیرهای قاب های خمشي مقطع مرکب دوبل گرفته شده است. در نظر شکل 2-2- تیرمرکب استفاده شده در راستای قاب خمشی] 2 [. 19

جدول 2-9- مقاطع مورد استفاده طبقه طبقه اول طبقه دوم طبقه سوم طبقه چهارم طبقه پنجم طبقه طبقه اول طبقه دوم طبقه سوم طبقه چهارم طبقه پنجم پروفیل انتخابي ستونها مقطع قوطي به ابعاد 30X30 cm و به ضخامت 20 mm مقطع قوطي به ابعاد 30X30 cm و به ضخامت 10 mm مقطع قوطي به ابعاد 25X25 cm و به ضخامت 12 mm مقطع قوطي به ابعاد 25X25 cm و به ضخامت 12 mm مقطع قوطي به ابعاد 20X20 cm و به ضخامت 10 mm پروفیل انتخابي تیرهای قاب خمشي مقطع مرکب از پروفیل IPE270 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm مقطع مرکب از پروفیل IPE240 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm مقطع مرکب از پروفیل IPE240 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm مقطع مرکب از پروفیل IPE240 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm مقطع مرکب از پروفیل IPE200 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm طبقه طبقه اول طبقه دوم طبقه سوم طبقه چهارم طبقه پنجم پروفیل انتخابي بادبندها شکل 2-3- مقاطع مورد استفاده در بادبندها] 2 [. دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm دو عدد ناوداني 121 mm به فاصله 1 cm دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 2-9-2- مدلسازی اسکلت فلزی با نرمافزار: شکل 2-4- نمای سه بعدی. 21

پالن ستون گذاری و کف طبقه اول نمای محور C شکل 2-5- پالن طبقه اول. شکل 2-6- نمای محور C راستای قاب خمشی. 21

نمای محور 9 شکل 2-7- نمای محور 9 راستای بادبندی. 22

3-9-2- بارگذاری] 5 [ بارگذاری ثقلي- مرده: محاسبه وزن واحد سطح دیوارها: دیوار 21 سانتي متری قسمت نما مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Dead Load Kg/m2 مالت ماسه سیمان 42 2100 0.02 m آجرکاری باآجرمجوف 170 850 0.2 m سفید کاری با مالت گچ 13 1300 0.01 m مالت گچ و خاك 24 1600 0.015 m سنگ 72 2400 0.03 m 321 Kg/m2 دیوار 11 سانتي متری داخلي مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Kg/m2 آجرکاری باآجرمجوف 85 850 0.1 Cm مالت گچ و خاك 48 1600 0.03 Cm سفید کاری با مالت گچ طبق بند 2-2-2 آئین نامه 119 پخش مي گردد. 26 1300 0.02 Cm 159 < 275 Kg/m2 دیوار 21 سانتي متری داخلي مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Kg/m2 آجرکاری باآجرمجوف 170 850 0.2 m مالت گچ و خاك 24 1600 0.015 m سفید کاری با مالت گچ 52 1300 0.04 m 246 Kg/m2 مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Kg/m2 آجرکاری باآجرمجوف 170 850 0.2 m سفید کاری با مالت 26 1300 0.02 m دیوار همسایه 21 سانتي متری مجاور 23

گچ 32 1600 0.02 m مالت گچ و خاك 63 2100 0.03 m مالت ماسه سیمان 291 Kg/m2 تیرچه بلوك 25 Cm طبقات Kg/m2 وزن واحد ضخامت. واحد مصالح 66 2200 3 Cm موزائیک یا سرامیک 42 2100 2 Cm مالت ماسه سیمان بتن پوکه 65 1300 5 Cm 120 2400 5 Cm بتن سقف 2 2450 0.12 0 118.2 Cm تیرچه 80 10 8 # بلوك 24 1600 1.5 Cm گچ و خاك اندود گچ 13 1300 1 Cm سربار 150 Total Weight= 678 Kg/m2 USE: 680 Kg/m2 25Cm بام تیرچه بلوك Kg/m2 مصالح واحد ضخامت. وزن واحد عایقکاری 30 15 2 Layer پالسترلیسه ای 42 2100 2 Cm بتن شیب بندی 100 1000 10 Cm بتن سقف 120 2400 5 Cm 2 2450 0.12 0 118 تیرچه.2 Cm بلوك # 8 80 10 گل وگچ 32 1600 2 Cm سفیدکاری 13 1300 1 Cm Total Weight= 535 Kg/m2 USE: 545 Kg/m2 21

بارگذاری ثقلي- زنده: Live Load بام Roof 150 kg/m2 طبقات سکوني Story 200 kg/m2 Stair kg/m2 350 پله درصد مشارکت بار در محاسبه جرم سازه: Load Participation Percent In Mass Dead Load 100% Wall 100% Live load (Residual Propose) 20 % بارگذاری زلزله: محل ساخت ساختمان مورد نظر شهرستان ساری در نظر گرفته شده است. این شهرستان در پهنه با خطر نسبي زیاد واقع شده و نسبت شتاب مبنای طرح در این پهنه برابر با 1/3 ميباشد. کاربری ساختمان 21 مسکوني است بنابراین ضریب اهمیت آن برابر با 1 است. درصد مشارکت بار زنده و بار برف برابر با درصد است. خاك منطقه نوع در نظر گرفته شده است. ضریب زلزله از رابطه زیر به دست ميآید] 1 [. 1. در راستای مهاربندی ضریب رفتار ساختمان برای مهاربندی هم محور فوالدی برابر با 1 است. 2. در راستای قاب خمشي ضریب رفتار ساختمان برای قاب خمشي فوالدی متوسط برابر با 7 است. 21

2-2- کنترلهای انجام شده جهت تحلیل و طراحی اسکلت تحلیل و طراحي سازه فوالدی توسط نرم افزارهای ETABS V9.2.0 و SAP2000 14.2.2 انجام شده است. اثرات تحلیل غیرخطي در نظر گرفته شده است. کنترل حداکثرتغییر مکان نسبي طبقه انجام شده است. طراحي و کنترل نسبت تنش حاصل از نیروی محوری در اعضای ستون و مقایسه با 1.00 در بارگذاری ثقلي و جانبي انجام شده است. طراحي خمشي تیرها انجام و کنترل حداکثر تنش صورت پذیرفته است. کنترل بند 1-1-3-11 الف مبحث دهم مقررات ملي جهت بررسي مقاومت محوری ستونها تحت اثر ترکیبات بارگذاری زلزله تشدید یافته انجام شده است] 1 1 [. 9-2-2- کنترل تغییرمکان جانبی نسبی طبق بند 1-1-2 آیین نامه 2111 ویرایش سوم تغییرمکان جانبي نسبي هر طبقه اختالف تغییرمکان های مراکز جرم کف در باال و پایین آن طبقه است. طبق بند 3-1-2 تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح یا تغییرمکان جانبي نسبي غیرارتجاعي طرح در هر طبقه تغییرمکاني است که در صورت منظور داشتن رفتار واقعي سازه رفتار غیرخطي در تحلیل آن به دست مي آید. این رفتار تنها در زلزله طرح قابل مالحظه است. در مواردی که تحلیل سازه با فرض خطي بودن آن انجام ميشود این تغییرمکان را ميتوان از رابطه زیر به دست آورد] 1 [. در این رابطه تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح در طبقه تغییرمکان جانبي نسبي طرح در طبقه ضریب رفتار سازه براساس بند 1-1-2 تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح در محل مرکز جرم هر طبقه نباید از مقادیر زیر بیشتر شود. تغییرمکان نسبي ميبایست در ترکیبات سرویس برای تمام طبقات کنترل گردد و با مقادیر مجاز مقایسه گردد. تغییرمکان نسبي مجاز طبق آییننامه 2111 ویرایش سوم برای ساختمانهای با زمان تناوب اصلي کمتر از 1/7 ثانیه به صورت زیر ميباشد. در این رابطه ارتفاع طبقه است. ترکیب بارهای سرویس که برای کنترل تغییرمکان جانبي سازه به کار ميرود عبارت است از ترکیب بار مبنا ترکیب بار مرده بهره برداری و زلزله 21

در سازه مورد بررسي بیشترین مقدار تغییرمکان جانبي نسبي در طبقه سوم و در راستای قاب خمشي و ایجاد ميشود. تحت اثر ترکیب بار -2-2-2 تنظیم پارامترهای طراحی تیر و ستون و بادبند در نرم افزار و ETABS SAP2000 با توجه به تیر ریزی های انجام شده تیرها دارای اتکای جانبي هستند. بنابراین نسبت طول مهارنشده به کل طول عضو حول محور ضعیف برابر با 1/11 در نظرگرفته ميشود. از آنجا که در محل تقاطع دو عضو مهاربندی اتصال کافي وجود دارد ضریب طول موثر عضو قطری در مهاربندی های ضربدری در صفحه مهاربندی برابر با 1/1 و در جهت عمود بر صفحه مهاربندی برابر با 1/7 ميباشد. در قابهایي که در آنها حرکت جانبي با تکیه کردن بر مهاربندی مقید ميشود ضریب طول موثر برای ستون ها برابر با یک در نظر گرفته ميشود] 3 1 [. پارامترهای طراحي تیر پارامترهای طراحي ستون شکل 2-8 -تنظیم پارامترهای طراحی در نرم افزار ETABS و SAP2000 پارامترهای طراحي بادبند 3-2-2- الزامات عمومی طراحی ستون ها براساس بند 1-3-11 مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ستونها باید عالوه بر تامین الزامات فصول 1-11 و 2-11 در مواردی که بار محوری آنها بدون منظور کردن ترکیب بارگذاری زلزله تشدید یافته از حد 27

) فلا- تعیین شده در زیر تجاوز نماید ضوابط مربوط به بارگذاری زلزله تشدید یافته )1-1-3-11 را نیز ارضا نمایند] 1 [. در طراحي به روش تنش مجاز در طراحي به روش حاالت حدی طبق بند 1-1-3-11 -الف مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ظرفیت بار محوری ستون در فشار یا کشش بدون در نظر گرفتن لنگر خمشي وارد بر آن نباید کمتر از بار محوری ایجاد شده تحت اثر بارگذاری زلزله تشدید یافته باشد. در این ترکیب رابطه بار محوری به صورت زیر نوشته مي شود. 1- در طراحي به روش تنش مجاز در فشار محوری )2-3-11( در کشش محوری )3-3-11( 2- در طراحي به روش حاالت حدی در فشار محوری )1-3-11( در کشش محوری )1-3-11( به منظور بررسي ظرفیت فشار محوری ستون تحت بارگذاری زلزله تشدید یافته بدون در نظر گرفتن اثر لنگر خمشي وارد بر آن برای ستونها تنش مجاز خمشي و کششي بزرگي تعریف مي گردد. با این راهکار هنگام محاسبه نسبت تنشها مقادیر تنش خمشي و کششي موجود بر اعداد بزرگي تقسیم ميگردند که نتیجه مقداری نزدیک صفر خواهد شد و نسبت تنش به دست آمده نسبت تنش فشاری موجود به تنش مجاز فشاری خواهد بود. به این ترتیب ظرفیت بار محوری ستون بدون در نظر گرفتن لنگر خمشي وارد بر آن بررسي ميگردد. 21

شکل 2-1- تعریف تنش مجاز خمشی و کششی بزرگ برای اعضای سازه به منظور بررسی ظرفیت بار محوری ستون در فشار تحت ترکیب بارگذاری زلزله تشدید یافته. در بررسي ظرفیت کشش محوری ستون نیز تنشهای مجاز خمشي و فشاری ستونها مقادیر بزرگي در نظر گرفته مي شوند تا نسبت تنش محاسبه شده برابر با نسبت تنش کششي موجود به تنش مجاز کششي گردد. ترکیب بار زلزله تشدید یافته که نرم افزار براساس آن تحلیل را انجام ميدهد ترکیب بارهای مبحث دهم مقررات ملي )بخش 1-1-3-11( است که توسط مهندس طراح برای نرم افزار تعریف ميگردد. 4-2-2- کنترل ضوابط لرزه ای در طراحي یک ساختمان الزم است ضوابط طرح لرزهای بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي ساختمان کنترل گردد. آیین نامه AISC-ASD 89 شامل کنترل ضوابط لرزهای نميشود بنابراین طراحي ارائه شده نرم افزار براساس این آیین نامه ناقص است و الزم است کنترل ضوابط لرزهای بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي به صورت دستي انجام شود] 7 1 9 11 [. ضوابط لرزهای مبحث دهم و آیین نامه 2111 تا حدودی مشابه ضوابط لرزهای آیین نامه UBC-ASD97 مي- باشد. برای نمونه محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در مقاطع فشرده لرزهای بخش 3-11 مبحث دهم مشابه 29

محدودیت پهنا به ضخامت ذکر شده در UBC-ASD97 است. اما در زمینه الزامات عمومي طراحي ستونها که شامل کنترل ظرفیت بار محوری ستون در فشار و کشش ميشود تفاوتهایي وجود دارد. برای نمونه ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته مبحث دهم و UBC-ASD97 متفاوت است. همچنین در آیین نامه مبحث دهم در صورتي که در روش تنش مجاز و در روش حاالت حدی شود الزم است این کنترل انجام گردد. در حالي که در آیین نامه UBC-ASD97 در صورتي این کنترلها انجام ميشود که تنش فشاری مقطع از تجاوز نماید. بنابراین موارد به نظر ميرسد کنترل ضوابط لرزهای الزم است به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي و استاندارد 2111 انجام شود] 11 [. 31

3-2- طراحی به روش تنش مجاز در این بخش الزامات طراحي دستي ستون تیر و بادبند به روش تنش مجاز و براساس آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان بیان ميگردد] 1 [. سپس نتایج طراحي دستي و طراحي توسط نرم افزارهای ETABS و SAP2000 با هم مقایسه و مناسبترین آیین نامه که نتایج طراحياش نزدیک به طراحي براساس مبحث دهم است پیشنهاد ميشود. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي ساختمان ارائه ميگردد که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي شود. 9-3-2- ترکیب بارها در طراحی به روش تنش مجاز ترکیبهای بارگذاری متعارف در ساختمانها در طراحي به روش تنش مجاز ترکیب بار مبنا ترکیب بار مرده بهره برداری و زلزله 2-3-2- طراحی ستون ها] 3 6 4 [ کنترل محدودیت نسبت پهنای آزاد به ضخامت در اجزای فشاری طبق جدول 1-2-1-11 بالهای مقطع قوطي شکل با ضخامت ثابت در فشار خمشي یا فشار طبق بند 7 جدول 1-2-1-11 کنترل ميشوند. کنترل جان قطعات تحت اثر فشار حاصل از خمش به صورت زیر ميباشد. کنترل جان قطعات تحت اثر مشترك فشار حاصل از خمش و فشار محوری عبارت است از 9-2-3-2- طراحی دستی ستون ها براساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران تعیین بار محوری معادل چنانچه به ستون و و وارد شود بار محوری معادل از رابطه زیر به دست ميآید: 31

رابطه فوق از رابطه کنترلي مربوط به تنش در تیرستونها به دست ميآید. در این رابطه و ضرایب خمشي بر حسب ( ) ميباشند. تعیین تنش فشاری مجاز اولیه برای طراحي ستونها در ساختمانهای متعارف انتخاب تنشي در حدود 911 تا 1211 کیلوگرم بر سانتي مربع برای تنش فشاری مجاز اولیه مناسب است. تعیین پروفیل برای تعیین پروفیل از رابطه سطح مقطع مورد نیاز محاسبه ميشود. با توجه سطح مقطع به دست آمده پروفیل مناسب انتخاب ميگردد. تعیین ضریب طول موثر و ضریب الغری] 1 [ طبق بند 1-1-1-11 در طراحي اعضای تحت فشار محوری طول موثر کمانش عضو و ضریب الغری ميباشد که در آن شعاع ژیراسیون مقطع و ضریب طول موثر ميباشد که طبق بندهای 1-1-1-1-11 و 2-1-1-1-11 تعیین ميشود. طبق بند 1-1-1-1-11 در قابهایي که در آنها حرکت جانبي با تکیه کردن بر مهاربندی مقید ميشود ضریب طول موثر برای اعضای فشاری برابر با یک در نظر گرفته ميشود. همچنین طبق بند 2-1-1-1-11 برای قابهای مهار نشده که پایداری جانبي آنها از طریق سختي خمشي اعضای قاب )تیرها و ستونهایي که با اتصاالت صلب به یکدیگر متصل هستند( تامین مي- شود طول موثر اعضای فشاری )ستونها( باید با تجزیه و تحلیل وضع موجود تامین شود و هیچگاه نباید کمتر از طول واقعي عضو در نظر گرفته شود. ضریب طول موثر از رابطه زیر تعیین ميشود: 1-1-1-11 ستون- =پارامتر نشان دهنده شرایط مرزی دو انتهای عضو فشاری و برابر است با نسبت مجموع و ضریب ارتجاعي و تیرهای منتهي به دو انتهای عضو فشاری در یک صفحه. در رابطه فوق ها به مجموع 32

برای انتهای گیردار طولي از عضو است که مهار جانبي ندارد. ممان اینرسي حول محور خمش و ستون برابر با یک در نظر گرفته ميشود. طبق بند 3-1-1-1-11 برای اعضایي که مالك طراحي آنها نیروی فشاری است ضریب الغری حداکثر نباید از 211 تجاوز کند. تعیین تنش مجاز فشاری و خمشي طبق بند 2-1-1-11 -الف در اعضای فشاری که اجزای مقطع آن محدودیتهای جدول 1-2-1-11 باشد تنش مجاز فشاری از رابطه کمتر از مقدار را برآورده مينمایند اگر الغری حداکثر آن )2-1-1-11( تعیین ميشود. 2-1-1-11 که در آن طبق بند 3-1-1-11 -الف تنش مجاز خمشي در اعضای با مقطع قوطي که شرایط مقطع فشرده را طبق بند 2-1-11 دارا باشند و نسبت به محور قوی یا ضعیف خود تحت خمش قرار گیرند عبارت است از: برای اینکه اعضای با مقطع قوطي به عنوان عضو با مقطع فشرده در نظر گرفته شود باید عالوه بر داشتن شرایط بخش 2-1-11 محدودیتهای زیر را نیز تامین کنند: 1 -ارتفاع کلي نیمرخ از 1 برابر پهنای مقطع بزرگتر نباشد. 2 -ضخامت بال از دو برابر ضخامت جان بیشتر نباشد. بر حسب سانتي متر باشد. در آن کمتر یا برابر مقدار 3- طول آزاد مهار نشده 11-1-1-11 تنش تسلیم بر حسب کیلوگرم بر سانتي مترمربع عرض بال مقطع بر حسب سانتيمتر و در این رابطه به ترتیب لنگرهای کوچک و بزرگ در دو سر طول مهار نشده است. و است. کنترل تنش مرکب طبق بند 1-7-1-11 در اعضایي که تحت اثر فشار محوری توام با تنش خمشي قرار ميگیرند محدودیت- های زیر باید برآورده شوند 33

الف( در صورتيکه باشد: 1-7-1-11 2-7-1-11 در این رابطه تنش فشاری مجاز اگر فقط نیروی محوری عمل کند تنش مجازخمشي اگر فقط لنگر خمشي عمل کند و تنش اولر تنش فشاری ناشي از بار محوری و تنش ناشي از خمش حول محور اثرات و ضریب میزان هممکاني لنگر حداکثر با لنگر ناشي از و تنش ناشي از خمش حول محور که به شرح زیر اختیار ميشود: برای اعضای فشاری در قابهای خمشي مهار نشده برای اعضای فشاری قابهای خمشي مهارشده مشروط بر آنکه بار مستقیم خارجي در بین دو انتهای عضو در صفحه خمش بر آن وارد نشود: و به ترتیب لنگرهای کوچک و بزرگ در دو سر طول مهار نشده است. چنانچه نیروها و لنگرهای طراحي ستون براساس تحلیل مرتبه دوم که در برگیرنده اثرات دست آمده باشد ضریب تشدید لنگر در رابطه 1-7-1-11 مساوی 1 منظور ميشود. است به طبق بند 2-3-2-9-3-11 -ب ضریب طول موثر عضو قطری در مهاربندی های ضربدری چنانچه در محل تقاطع دو عضو مهاربندی اتصال کافي وجود داشته باشد در صفحه مهاربندی برابر با 1/1 و در جهت عمود بر صفحه مهاربندی برابر با 1/7 در نظر گرفته ميشود. طبق بند 1 -ب پیوست 1 آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله استاندارد 2111 در صورتي که در نیروها و تغییرمکانهای به دست آمده از تحلیل ارتجاعي سازه اثر لحاظ شده باشد تغییرات زیر باید در روابط طراحي این اجزا انجام شود. براساس این بند در سازه های فوالدی که با روش تنش مجاز طراحي ميگردند در صورتي که نسبت تنش محوری عضو فشاری به تنش مجاز محوری باشد روابط زیر باید کنترل گردند. 31

2-2-3-2- نمونه طراحی ستون به صورت دستی و براساس مبحث دهم مقررات ملی طراحي ستون طبقه اول به صورت زیر ميباشد. در این رابطه ضریب خمشي برابر با 11 در نظر گرفته شده است. اولیه نیز 911 فرض ميگردد. پروفیل انتخابي است. مشخصات این پروفیل عبارت است از با توجه به مشخصات تیر و ستون ضریب طول موثر محاسبه ميشود. انتهای گیردار محاسبه ضریب الغری حداکثر برای تعیین دقیق تنش فشاری مجاز الزم است ابتدا فشردگي مقطع بررسي شود. بالهای مقطع قوطي شکل با ضخامت ثابت در فشار خمشي یا فشار طبق بند 7 جدول 1-2-1-11 جان قطعات تحت اثر فشار حاصل از خمش جان قطعات تحت اثر مشترك فشار حاصل از خمش و فشار محوری با توجه به فشردگي مقطع تنش فشاری مجاز از رابطه زیر تعیین ميشود. 31

جهت محاسبه تنش مجاز خمشي الزم است شرط های زیر نیز کنترل شود. =1050 با توجه به برقرار بودن شرطهای فوق مقطع فشرده است و مقدار تنش مجاز خمشي عبارت است از کنترل اثر فشار محوری توام با تنش خمشي ميباشد روابط زیر کنترل ميشوند: با توجه به اینکه برای اعضای فشاری در جهت قابهای خمشي برای اعضای فشاری در جهت قابهای مهارشده از رابطه زیر محاسبه ميشود. و به ترتیب لنگرهای کوچک و بزرگ در دو سر طول مهار نشده است. طراحي ستون طبقه دوم به صورت زیر ميباشد. 31

در این رابطه ضریب خمشي برابر با 11 در نظر گرفته شده است. اولیه نیز 1111 فرض ميگردد. پروفیل انتخابي است. مشخصات این پروفیل عبارت است از با توجه به مشخصات تیر و ستون ضریب طول موثر محاسبه ميشود. محاسبه ضریب الغری حداکثر برای تعیین دقیق تنش فشاری مجاز الزم است ابتدا فشردگي مقطع بررسي شود. بالهای مقطع قوطي شکل با ضخامت ثابت در فشار خمشي یا فشار طبق بند 7 جدول 1-2-1-11 جان قطعات تحت اثر فشار حاصل از خمش جان قطعات تحت اثر مشترك فشار حاصل از خمش و فشار محوری با توجه به فشردگي مقطع تنش فشاری مجاز از رابطه زیر تعیین ميشود. 37

جهت محاسبه تنش مجاز خمشي الزم است شرط های زیر نیز کنترل شود. =1050 با توجه به برقرار بودن شرطهای فوق مقطع فشرده است و مقدار تنش مجاز خمشي عبارت است از کنترل اثر فشار محوری توام با تنش خمشي با توجه به اینکه ميباشد روابط زیر کنترل ميشوند: برای اعضای فشاری در جهت قابهای خمشي برای اعضای فشاری در جهت قابهای مهارشده از رابطه زیر محاسبه ميشود. و به ترتیب لنگرهای کوچک و بزرگ در دو سر طول مهار نشده است. 31

3-3-2- طراحی تیر در این مطالعه تیرهای قاب های خمشي تیری مرکب 3-1( )شکل متشکل از دو پروفیل شکل ميباشند. شکل 2-91- تیرمرکب استفاده شده در راستای قاب خمشی] 2 [. در صورتي ميتوان در طرح اعضای خمشي تنش مجاز خمشي را به افزایش داد که با توجه به خصوصیات هندسي مقطع شرایط تحلیل پالستیک برای آنها وجود داشته باشد و هیچگونه ناپایداری کلي و موضعي در آن ایجاد نشود. به دلیل غیراستاندارد بودن شرایط ساخت مقاطع مرکب در کارگاه این مقاطع غیرفشرده محسوب ميشوند. با توجه به شکل فوق این مقطع مرکب را مي توان قوطي در نظر گرفت لذا تنش مجاز آن با استفاده از ضوابط بند 1-3-1-11 مبحث دهم مقررات ملي تعیین مي گردد] 3 1 [. برای اعضای خمشي با مقطع قوطي که شرایط مقطع غیرفشرده را داشته باشند تنش مجاز از رابطه )1-11- 12-1( به دست مي آید. )12-1-1-11( مقاطع قوطي که در آنها ارتفاع مقطع کمتر از 1 برابر پهنا باشد به مهار جانبي نیاز ندارند. اگر رابطه زیر برقرار باشد برای سطح مقطعي که از حاصلضرب ارتفاع کلي نیمرخ در ضخامت جان به دست ميآید تنش برشي مجاز عبارت است از 9-3-3-2- طراحی تیر طبقه اول مقطع مورد استفاده مقطعي مرکب از دو پروفیل IPE270 تقویت شده با ورق تقویتي 1 cm مي باشد. اساس مقطع تیر مرکب لنگر بحراني نسبت تنش خمشي 39

4-3-2 -نکات طراحی تیرها و ستون ها با استفاده از نرم افزار به منظور تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان فوالدی در طراحي تیرها و ستونها با استفاده از آییننامه AISC-ASD 89 الزم است نکات زیر لحاظ گردد. در ویرایش قدیم مبحث دهم مقررات ملي ساختمان در ترکیبات باری که اثر زلزله لحاظ مي گردید تنش مجاز به میزان 33 درصد افزایش داده ميشد. اما در ویرایش جدید مبحث دهم مقررات ملي ساختمان چاپ 1317 بنابه مالحظات ضوابط طرح لرزه ای در فصل 3-11 افزایش تنش مجاز حذف و به جای آن ضریب کاهش 1/71 در ترکیب بار لحاظ گردیده است] 1 [. ضوابط آییننامه AISC-ASD 89 به گونهای است که برای ترکیبات بار شامل زلزله تنش مجاز را 33 درصد افزایش ميدهد. بنابراین در صورتي که طراحي با نرم افزار ETABS و براساس آییننامه AISC-ASDانجام 89 شود لزومي به وارد کردن ترکیبات بار مبحث دهم مقررات ملي نیست و باید طراحيها با استفاده از ترکیبات بار AISC-ASD 89 که به صورت پیش فرض در برنامه وجود دارد انجام شود تا نتایج طراحي با استفاده از نرم افزار مطابق با طراحي دستي براساس مبحث دهم گردد] 7 1 9 [. در صورتيکه آییننامه طراحي AISC-ASD 89 انتخاب شود و از ترکیبات بارگذاری مبحث دهم مقررات ملي استفاده گردد نسبت تنش های به دست آمده کمتر از نسبت تنشهای محاسبه شده به روش دستي خواهد بود. زیرا در آییننامه مبحث دهم اثر 33 درصد افزایش تنش مجاز به صورت ضریب کاهش 1/71 در ترکیب بارهای شامل زلزله لحاظ گردیده است و در این حالت هم تنش مجاز 33 درصد افزایش داده ميشود و هم بارهای اعمالي 21 درصد کاهش ميیابند. اما در طراحي ساختمان با استفاده از نرم افزار SAP2000 و براساس آیین نامه AISC-ASD 89 الزم است ترکیبات بار مبحث دهم مقررات ملي ساختمان به برنامه داده شود. زیرا اگرچه نرم افزار SAP2000 طراحي سازه را براساس آیین نامه AISC-ASD 89 انجام ميدهد اما اثر 33 درصد افزایش تنش مجاز را که جز ضوابط این آیین نامه است برای ترکیب بارهای شامل زلزله لحاظ نميکند )نقطه ضعف برنامه.)SAP2000 لذا نسبت تنشهای محاسبه شده توسط نرم افزار بیشتر از نسبت تنشهای محاسبه شده براساس طراحي دستي ميباشد. برای اصالح این اشتباه الزم است ترکیب بارهای مبحث دهم مقررات ملي برای نرم افزار تعریف شود و برای هر عضو بیشترین نسبت تنش ایجاد شده تحت ترکیب بارهای ایران تعیین گردد. )زیرا در مبحث دهم مقررات ملي ساختمان اثر افزایش 33 درصدی تنش مجاز از طریق اعمال ضریب 1/71 بر ترکیبات بار شامل زلزله لحاظ مي- گردد.( 11

محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری )جدول 1-2-1-11( آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان )طراحي به روش تنش مجاز( مشابه محدودیت نسبت پهنا به ضخامت آیین نامه AISC-ASD 89 است. )این ضوابط در AISC-ASD 89 براساس Kip-Inch-Second و در مبحث دهم مقررات ملي براساس ميباشد.( پس برای مقاطع نورد شده مي توان به دستهبندی فشرده یا غیرفشرده نرم افزار اعتماد نمود. اما برای مقاطع مرکب که استفاده از آن ها در ایران رایج است )نظیر استفاده از تیرهای دوبل )IPE الزم است با توجه به شرایط ساخت کنترل فشردگي به صورت دستي و براساس آیین نامه مبحث دهم انجام شود] 1 11 [. کنترل نسبت پهنا به ضخامت در مقاطع فشرده لرزه ای آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان )جدول 1-3-11 مبحث دهم مقررات ملي( مشابه با نسبت های پهنا به ضخامت در آیین نامه UBC-ASD97 است و آیین نامه AISC-ASD 89 ضابطه ای برای این مورد در نظر نگرفته است. بنابراین طراحي سازه های با شکل پذیری ویژه توسط نرم افزار SAP2000 یا ETABS و براساس AISC-ASD 89 قابل قبول نخواهد بود و الزم است ضوابط لرزهای به صورت دستي کنترل شوند] 1 11 11 12 13 11 [. کنترل های مربوط به ضوابط لرزه ای بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي و پیوست 2 استاندارد 2111 باید به صورت دستي انجام گردد زیرا اگرچه ضوابط لرزه ای مبحث دهم و استاندارد 2111 مشابه UBC-ASD97 اما ترکیب بارهای زلزله تشدید یافته مبحث دهم با UBC-ASD97 متفاوت است] 1 12 13 11 [. روابط مربوط به تعیین تنش های مجاز آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي مشابه روابط آیین نامه AISC- است. بنابراین نسبت های تنش های به دست آمده از طراحي نرم افزار طبق AISC-ASD 89 ASD 89 با نسبت تنش های محاسبه شده براساس آیین نامه مبحث دهم یکي خواهد بود] 1 11 [. 9-4-3-2- اثر مرتبه دوم و تحلیل اثر مرتبه دوم به وجود آمدن لنگر خمشي ثانوی تحت اثر بارهای محوری و به علت تغییرشکل جانبي براساس ترکیب بار ثقلي انجام شود. لذا در طراحي با عضو ميباشد. به همین دلیل الزم است تحلیل انجام براساس ترکیب بار نرم افزار ETABS و براساس آیین نامه AISC-ASD 89 تحلیل ميشود] 1 1 11 [. 11

شکل 2-99 - تنظیمات تحلیل در طراحي با نرم افزار SAP تنظیمات مربوط به تحلیل ابتدا الزم است تحلیل غیرخطي برای طراحی سازه براساس آیین نامه. AISC-ASD 89 به صورت زیر تعریف گردد. به صورت زیر ميباشد. 12

سپس برای تعریف تحلیل حالت بار مرده و زنده اثرات این تحلیل غیرخطي شود. به صورت زیر لحاظ مي شکل 2-92- تعریف حالت بارمرده و لحاظ نمودن اثر تحلیل غیرخطی شکل 2-93- تعریف حالت بارزنده و لحاظ نمودن اثر تحلیل غیرخطی 13

با توجه به نتایج طراحي دستي )بخش 7-2-2-3 این مطالعه( نسبت تنش ستون طبقه اول برابر با 1/11 نسبت تنش ستون دوم برابر با 1/71 و نسبت تنش تیر طبقه اول برابر با 1/119 است. نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه ASD89 و ترکیب بار ایران نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه ASD89 و ترکیب بار ASD89 شکل 2-94- نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده در نرم افزار.ETABS 11

نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین - نامه UBC-ASD97 بار UBC-ASD97 و ترکیب نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه ASD89 و ترکیب بار ASD89 شکل 2-95- نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده در نرم افزار 2000. SAP نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین - نامه UBC-ASD97 و ترکیب بار UBC-.ASD97 شکل 2-96 - نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده در نرم افزارETABS. نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه AISC360-05 و ترکیب بار.AISC360-05 11

2-4-3-2- مقایسه نسبت تنشهای به دست آمده از طراحی نرم افزار براساس آیین نامههای مختلف با نتایج طراحی دستی برای طراحي ساختمان استفاده از نرم افزار ETABS مناسب تر از نرم افزار SAP2000 مي باشد. در نرم افزار ETABS نسبت تنشهای تیر و ستونهای طراحي شده با آیین نامه AISC-ASD 89 و ترکیب بار AISC-ASD 89 مشابه نسبت تنش های طراحي دستي براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان است. اما این آیین نامه ضوابط لرزهای را کنترل نميکند بنابراین الزم است ضوابط لرزهای بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي ساختمان و پیوست 2 استاندارد 2111 به صورت دستي کنترل گردد] 1 13 11 [. ضوابط طراحي UBC-ASD97 براساس ضوابط AISC-ASD 89 ميباشد. آیین نامه UBC-ASD97 عالوه بر کنترل این ضوابط ضوابط لرزه ای را نیز در نظر مي گیرد. در طراحي با آیین نامه UBC-ASD97 اگرچه مقاومت محوری ستون تحت بارگذاری زلزله تشدید یافته کنترل ميشود اما ترکیب بار زلزله تشدید یافته این آیین نامه با ترکیب بارهای بخش 1-1-3-11 الف مبحث دهم مقررات ملي متفاوت است] 1 11 [. 11

5-3-2- طراحی بادبند 9-5-3-2- طراحی دستی بادبند براساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان] 3 1 1 [ ترکیب بار بحراني و طراحي بادبند طبقه اول به صورت زیر است. اولیه 1111 فرض ميگردد. پروفیل انتخابي دو عدد ناوداني 111 با فاصله 1 سانتي متر از هم است. از مشخصات این پروفیل عبارت است با توجه به اینکه در محل تقاطع دو عضو مهاربندی اتصال کافي وجود دارد ضریب طول موثر عضو قطری در مهاربندی های ضربدری در صفحه مهاربندی برابر با 1/1 و در جهت عمود بر صفحه مهاربندی برابر با 1/7 در نظر گرفته ميشود. محاسبه ضریب الغری حداکثر تنش فشاری مجاز از رابطه زیر تعیین ميشود. 17

جدول 2-2- مقایسه نسبت تنش بادبندها در روش تنش مجاز نسبت تنش بادبند طراحی شده نسبت تنش بادبند طراحی شده نسبت تنش بادبند طراحی شده با آیین طبقه پروفیل انتخابی به صورت دستی براساس مبحث دهم مقررات ملی با آیین نامه - AISCو ASD89 ترکیب بار AISC-ASD89 در نرم نامه AISC- ASD89 و ترکیب بار ایران در نرم افزار SAP2000 افزار ETABS 1/11 1/19 1/11 طبقه اول دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/19 1/11 1/11 طبقه دوم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/11 1/11 1/11 طبقه سوم دو عدد ناوداني 121 mm به فاصله 1 cm 1/11 1/17 1/19 طبقه چهارم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/31 1/32 1/33 طبقه پنجم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm کنترل تنش فشاری 2-5-3-2- نکات طراحی بادبندها با نرم افزار شرایط تکیهگاهي به صورت مفصلي انتخاب گردد. در صورت انتخاب تکیه گاه گیردار بخشي از نیروی برشي طبقه اول توسط تکیه گاه گیردار تحمل ميشود و در نتیجه نیروی محوری ایجاد شده در بادبندهای طبقه اول کمتر از مقدار واقعي خواهد بود. با ترکیبات بار ایران استفاده شود به دلیل در صورتي که در نرم افزار ETABS از آییننامه اینکه این آییننامه تنش مجاز را برای ترکیبات بار شامل زلزله 33 درصد افزایش ميدهد نسبت تنشها کمتر از مقدار واقعي به دست ميآیند] 11 [. در طراحي بادبندها توسط نرم افزار ETABS برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي الزم است عالوه بر رعایت شرط 1 از آیین نامه 89 AISC-ASD با ترکیبات بار AISC-ASD 89 استفاده شود. در طراحي بادبندها توسط نرم افزار SAP2000 برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي با ترکیبات بار ایران استفاده دستي الزم است عالوه بر رعایت شرط 1 از آیین نامه 89 AISC-ASD شود. ضوابط طراحي اتصاالت باید به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي کنترل شود. 11

نسبت تنش بادبند طراحی شده با آیین نامه AISC360-05-ASD و ترکیب نسبت تنش بادبند طراحی شده با آیین نامه UBC97-ASD و ترکیب بار UBC97-ASD بار AISC360-05 نسبت تنش بادبند طراحي شده با آیین شکل 97 - نامه ASD89 و ترکیب بار ASD89 نسبت تنش بادبند طراحي شده با آیین نامه ASD89 و ترکیب بار ایران 2- نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده در نرم افزارETABS. 19

4-2- طراحی به روش حالت حدی دراین بخش طراحي دستي ستون تیر و بادبند به روش حالت حدی و براساس آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان بیان ميگردد. سپس نتایج طراحي دستي و طراحي توسط نرم افزارهای ETABS و SAP2000 با هم مقایسه و مناسب ترین آیین نامه که نتایج طراحياش نزدیک به طراحي براساس مبحث دهم است پیشنهاد ميشود. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي ساختمان ارائه مي- گردد که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي شود] 6 [. 9-4-2- کلیات روش طراحی در حالت حدی براساس مبحث دهم مقررات ملی طبق بند 3-1-2-11- مبحث دهم مقررات ملي حالت حدی حالتي است که سازه یا قسمتهایي از آن تا رسیدن به آن وظایف خود را به طور کامل انجام ميدهند ولي پس از رسیدن به آن قادر به انجام وظایف خود در آن حالت خاص نیستند. همچنین طبق بند 1-3-1-2-11- طراحي در حالت حدی نهایي چنان صورت ميگیرد که مقاومت نهایي طرح یا حداکثر ظرفیت باربری عضو در هر مقطع بزرگتر یا مساوی با تالشهای موجود در آن مقطع تحت اثر بارهای ضریبدار وارد به سازه باشد: در رابطه فوق مقاومت نهایي اسمي عضو در مقطع مورد نظر و اثر بارهای ضریبدار است که مقاومت مورد نیاز خوانده ميشود. مقاومت نهایي طرح نامند. ضرایب تقلیل مقاومت به شرح زیر در نظر گرفته ميشود: فشار محوری لنگر خمشي تسلیم عضو کششي برش تالش های موجود در آن مقطع تحت را ضریب تقلیل مقاومت و را در نرم افزار SAP و ETABS این مقادیر به صورت زیر معرفي ميشوند. 11

شکل 2-98- تعریف ضرایب تقلیل مقاومت] 6 95 [. ترکیب بارگذاری در ساختمانهای متعارف در حالت حدی نهایي 9-4-2- طراحی ستون کنترل محدودیت نسبت پهنای آزاد به ضخامت در اجزای فشاری] 1 [ طبق بند 12 جدول 1-2-2-11 محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری برای بالهای مقطع قوطي شکل عبارت است از اگر طبق بند 13 جدول 1-2-2-11 محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری برای جان مقطع قوطي شکل تحت اثر خمش عبارت است از اگر تعیین ضریب طول موثر و ضریب الغری طبق بند 1-1-1-2-11 در طراحي اعضای تحت فشار محوری طول موثر کمانش عضو و ضریب الغری ميباشد که در آن شعاع ژیراسیون مقطع و ضریب طول موثر ميباشد که طبق 2-1-1-2-11 و 3-1-1-2-11 تعیین شود. طبق بند 2-1-1-2-11 در قابهایي که در آنها بندهای 11

حرکت جانبي با تکیه کردن بر مهاربندی مقید ميشود ضریب طول موثر برای اعضای فشاری برابر با یک در نظر گرفته ميشود. همچنین طبق بند 3-1-1-2-11 برای قابهای مهار نشده که پایداری جانبي آنها از طریق سختي خمشي اعضای قاب )تیرها و ستونهایي که با اتصاالت صلب به یکدیگر متصل هستند( تامین ميشود طول موثر اعضای فشاری )ستونها( باید با تجزیه و تحلیل وضع موجود تامین شود و هیچگاه نباید کمتر از طول واقعي عضو در نظر گرفته شود. ضریب طول موثر از رابطه زیر تعیین ميشود: 1-1-2-11 ستون- =پارامتر نشان دهنده شرایط مرزی دو انتهای عضو فشاری و برابر است با نسبت مجموع و ضریب ارتجاعي و تیرهای منتهي به دو انتهای عضو فشاری در یک صفحه. در رابطه فوق ها به مجموع برای انتهای گیردار ستون طولي از عضو است که مهار جانبي ندارد. ممان اینرسي حول محور خمش و برابر با یک در نظر گرفته ميشود. طبق بند 1-1-1-2-11 الزم است برای اعضایي که مالك طراحي آنها نیروی فشاری است ضریب الغری نباید از 211 تجاوز کند. حداکثر تعیین مقاومت فشاری و خمشي اسمي ميباشد. طبق بند 11- طبق بند 2-1-2-11 مقاومت فشاری طرح اعضای فشاری مساوی با اعضای با مقاطع فشرده و غیرفشرده الغر براساس کمانش خمشي با 1-2-1-2 مقاومت فشاری اسمي استفاده از روابط زیر تعیین ميشود 2-1-2-11 تنش فشاری ناشي از کمانش خمشي است که از رابطه زیر به دست سطح مقطع کل و در این رابطه ميآید. اگر در این صورت در این رابطه تنش تسلیم فوالد و مهارنشده عضو و شعاع ژیراسیون حاکم االستیک که مقدار آن عبارت است از 1-1-2-11 و مدول االستیسیته و ضریب طول موثر و ضریب الغری حداکثر و طول تنش کمانش بحراني اولر در حالت 12

طبق بند 1-1-2-11 برای ستونها و اعضای فشاری مرکب )ساخته شده( کلیه اجزای اعضای فشاری مرکب و فواصل بین وسایل اتصال در آنها باید شرایط مقاطع فشرده و یا غیرفشرده طبق بخش 2-2-11 را ارضا کنند. ميباشد که در آن مقاومت خمشي اسمي و ضریب تقلیل مقاومت خمشي طرح مقاومت خمشي است که مقدار آن 1/9 در نظر گرفته ميشود. بند 7-1-2-11 مقررات ملي ساختمان مربوط به خمش حول محور قوی یا ضعیف مقاطع قوطي شکل با بال و جان فشرده و غیرفشرده است. در این حالت الزم است در ابتدا فشردگي مقطع بررسي گردد و سپس طبق روابط موجود در بند 7-1-2-11 مقاومت خمشي اسمي تعیین گردد. این مقدار برابر با کوچکترین مقدار محاسبه شده براساس حاالت حدی تسلیم کمانش موضعي بال و کمانش موضعي جان است. با توجه به اینکه مقطع مورد نظر شرایط فشردگي را داراست بنابراین مقاومت خمشي آن برابر است با 12-1-2-11 در رابطه فوق برابر با اساس مقطع پالستیک حول محور خمش است. کنترل اثر توام فشار محوری و خمش طبق بند 2-7-2-11 اثر توام فشار محوری و خمش بر مقطعي با یک و یا دو محور تقارن بررسي مي گردد. در صورتي که باشد: درصورتي که باشد: ضریب مقاومت در فشار و مقاومت فشاری اسمي مقطع و مقاومت فشاری مورد نیاز در این رابطه مقاومت )محور قوی( مقاومت خمشي مورد نیاز )تشدیدیافته( در حول محور برابر با 1/9 است. مقاومت خمشي اسمي حول محور )محور ضعیف( خمشي مورد نیاز )تشدیدیافته( در حول محور ضریب مقاومت برای خمش )محور قوی( و مقاومت خمشي اسمي حول محور )محور قوی( مساوی با 1/9 است. 9-9-4-2- تعیین اثر لنگر ثانوی اثر مرتبه دوم به وجود آمدن لنگر خمشي ثانوی تحت اثر بارهای محوری و به علت تغییرشکل جانبي براساس ترکیب بار ثقلي انجام شود. عضو مي باشد. به همین دلیل الزم است تحلیل 13

در این تحقیق اثر لنگر ثانوی براساس تحلیل ارتجاعي مرتبه دوم )تحلیل غیرخطي هندسي( لحاظ شده است. در این روش نیروهای داخلي نهایي اعضا بر پایه تحلیل ارتجاعي مرتبه دوم با در نظر گرفتن اثرات توام و تعیین مي گردد] 1 1 11 [. انجام ميشود. در طراحي براساس LRFD360-05 تحلیل براساس ترکیب بار شکل 2-91 - تنظیمات تحلیل نرم افزار ETABS برای طراحی سازه براساس آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بار ایران. در طراحي با نرمافزار ETABS و SAP 2000 و براساس آییننامه LRFD360-05 و در سازههایي که اثر مرتبه دوم آن کوچک است مي توان از روش طراحي Effective Length استفاده نمود] 11 [. برای تحلیل مرتبه دوم نیز حالت General 2nd Order انتخاب مي شود. در روش Effective Length ضریب طول موثر ستون ها برای قاب های مهارشده برابر با یک و برای قاب های مهارنشده مشابه بند 3-1-1-2-11 مبحث دهم مقررات ملي و براساس رابطه 1-1-2-11 محاسبه مي شود. 1-1-2-11 این روش طراحي محافظه کارانه تر از روش طراحي Direct Method مي باشد. 11

شکل 2-21- انتخاب روش تحلیل Effective Length و در نظر گرفتن تحلیل مرتبه دوم.]95[General 2nd Order با انتخاب آیین نامه AISC360-05/IBC 2006 الزم است ضرایبي نظیر سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبي و نوع لرزه خیزی منطقه و کاربری ساختمان تعریف شود. تعیین این ضرایب در فصل 12 آیین نامه 7-05 ASCE بیان شده است] 11 13 11 [. براساس چگونگي شکل 2-29- پارامترهای لرزه ای که براساس فصل 7-05 92 ASCE تعیین می گردند. 11

اما ضوابط لرزهای آیین نامههای ایران با آییننامه 7-05 ASCE متفاوت است. براساس ضوابط طرح لرزه ای مبحث دهم مقررات ملي و استاندارد 2111 فقط مقدار ضریب رفتار )براساس استاندارد 2111( و ضریب اضافه مقاومت )براساس بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي( الزم ميشود. بنابراین در طراحي با نرم افزارهای SAP و ETABS الزم است بخش مربوط به طراحي لرزهای غیرفعال گردد و کنترل ضوابط طرح لرزهای مبحث دهم مقررات ملي )بخش 3-11( به صورت دستي انجام شود] 1 1 11 11 [. شکل 2-22- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای. شکل 2-23- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای.این قسمت در منوی define نرم افزار ETABS وجود دارد. 11

2-9-4-2- طراحی دستی ستون به روش حالت حدی و براساس مبحث دهم مقررات ملی طراحي دستي ستون طبقه اول براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان به روش حالت حدی به صورت زیر ميباشد] 1 [. نیروهای ضریبدار وارد به سازه عبارتند از پروفیل انتخابي است. مشخصات این پروفیل عبارت است از کنترل فشردگي مقطع طبق بند 12 جدول 1-2-2-11 قوطي شکل عبارت است از محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری برای بالهای مقطع اگر طبق بند 13 جدول 1-2-2-11 محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری برای جان مقطع قوطي شکل تحت اثر خمش عبارت است از اگر با توجه به مشخصات تیر و ستون ضریب طول موثر محاسبه ميشود. انتهای گیردار محاسبه ضریب الغری حداکثر مقاومت فشاری اسمي مقطع برابر است با 17

2-1-2-11 در این رابطه سطح مقطع کل و ميآید. تنش فشاری ناشي از کمانش خمشي است که از رابطه زیر به دست اگر در این صورت در این رابطه تنش تسلیم فوالد و مدول االستیسیته و مهارنشده عضو و شعاع ژیراسیون حاکم و ضریب طول موثر و االستیک که مقدار آن عبارت است از ضریب الغری حداکثر و طول تنش کمانش بحراني اولر در حالت بنابراین مقدار مقاومت فشاری اسمي مقطع برابر است با 2-1-2-11 با توجه به اینکه مقطع مورد نظر شرایط فشردگي را داراست بنابراین مقاومت خمشي آن برابر است با طبق بند 2-7-2-11 اثر توام فشار محوری و خمش بر مقطعي با یک و یا دو محور تقارن بررسي مي گردد. باشد: طبقه طبقه اول طبقه دوم طبقه سوم طبقه چهارم طبقه پنجم پروفیل انتخابي نسبت تنش در طراحي با مبحث دهم 1/111 1/711 1/119 1/173 1/121 11

نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه LRFD360-05.LRFD360-05 و ترکیب بار نسبت تنش قاب بحراني طراحي شده با آیین نامه LRFD360-05 بار ایران. شکل 2-24- نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده توسط نرم افزار.ETABS و ترکیب 19

شکل 2-25- نسبت تنش قاب بحرانی طراحی شده با آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بار LRFD360-05 در نرم افزار.SAP2000. 11

2-4-2- طراحی تیر طراحي دستي تیر طبقه اول براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان به روش حالت حدی به صورت زیر ميباشد] 1 [. تعیین مقاومت خمشي مقطع قوطي شکل مقاومت خمشي اسمي مقطع قوطي با استفاده از ضوابط بند 7-1-2-11 مبحث دهم مقررات ملي تعیین ميگردد. در طراحي اعضای خمشي در صورتي ميتوان از رفتار پالستیک عضو بهره جست که با توجه به خصوصیات هندسي مقطع شرایط تحلیل پالستیک برای آنها وجود داشته باشد و هیچگونه ناپایداری کلي و موضعي در آن ایجاد نشود. اما عموما به دلیل غیراستاندارد بودن شرایط ساخت مقاطع مرکب در کارگاه این مقاطع غیرفشرده محسوب ميشوند لذا نمي توان از رفتار پالستیک مقطع استفاده نمود. در این حالت مقاومت خمشي اسمي آن برابر است با تعیین مقاومت برشي مقاومت برشي اسمي براساس حالت حدی مبحث دهم مقررات ملي تسلیم برشي و کمانش برشي به صورت زیر محاسبه ميشود. )1-1-2-11( در این رابطه = تنش تسلیم فوالد جان = مساحت اسمي جان که در نیمرخ های نورد شده به صورت حاصل ضرب ارتفاع کلي مقطع در ضخامت جان تعریف مي شود. = نسبت تنش کمانش برشي جان به تنش تسلیم برشي فوالد جان مي باشد. این مقدار برای مقاطع قوطي شکلي که برابر با 1 است. در تیر طبقه اول لنگر خمشي بحراني برابر با نسبت تنش تیر 11

3-4-2- طراحی بادبند 9-3-4-2- طراحی دستی بادبند طبقه اول براساس مبحث دهم مقررات ملی طراحي بادبند طبقه اول به صورت زیر ميباشد] 1 [. مقدار بار محوری فشاری ضریبدار برابر است با پروفیل انتخابي دو عدد ناوداني 111 با فاصله 1 سانتي متر از هم است. از مشخصات این پروفیل عبارت است طبق بند 2-3-2-9-3-11 -ب ضریب طول موثر عضو قطری در مهاربندی های ضربدری چنانچه در محل تقاطع دو عضو مهاربندی اتصال کافي وجود داشته باشد در صفحه مهاربندی برابر با 1/1 و در جهت عمود بر صفحه مهاربندی برابر با 1/7 در نظر گرفته ميشود. 2-1 پیوست 2 آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله استاندارد 2111 تجاوز نماید. طبق بند نباید از الغری اعضای بادبند مقاومت فشاری اسمي مقطع برابر است با در این رابطه ميآید. اگر سطح مقطع کل و تنش فشاری ناشي از کمانش خمشي است که از رابطه زیر به دست 12

در این صورت در این رابطه تنش تسلیم فوالد و مدول االستیسیته و مهارنشده عضو و شعاع ژیراسیون حاکم و ضریب طول موثر و االستیک که مقدار آن عبارت است از ضریب الغری حداکثر و طول تنش کمانش بحراني اولر در حالت بنابراین مقدار مقاومت فشاری اسمي مقطع برابر است با 2-3-4-2- نحوه طراحی بادبندها با استفاده از نرم افزار: در طراحي بادبندها براساس آیین نامه LRFD360-05 نکات زیر الزم است رعایت شود. شرایط تکیهگاهي سازه به صورت مفصلي انتخاب گردد. روش طراحي روش طول موثر انتخاب گردد تا ضرایب طول موثر در صفحه مهاربندی برابر با 1/1 و در جهت عمود بر صفحه مهاربندی برابر با 1/7 لحاظ گردد] 1 [. ضریب رفتار ساختمان براساس جدول 1 آیین نامه 2111 برابر با 1 و ضریب اضافه مقاومت براساس جدول 2-3-11 مبحث دهم مقررات ملي برابر با 2 در نظر گرفته ميشود] 1 1 [. طبق بند 3-2-3-9-3-11 اگر اعضای قطری از دو یا چند نیمرخ ساخته شوند باید ضوابط مقاطع فشاری مرکب مطابق ضوابط فصلهای 1-11 و 2-11 برآورده شود. به این صورت که کلیه اعضای فشاری مرکب و فواصل بین وسایل اتصال در آنها باید شرایط مقطع فشرده و یا غیرفشرده طبق بند 2-2-11 را برقرار کنند. این کنترلها به خصوص کنترل فواصل اتصال به صورت دستي انجام مي- شود. در صورتيکه ضوابط لرزهای توسط برنامه کنترل گردد از نظر برنامه مقاطع مناسب نخواهند بود. زیرا کنترل فواصل اتصال انجام پذیر نیست و در نتیجه از نظر نرم افزار مقاطع غیرفشرده لرزهای محسوب ميشوند. 13

شکل 2-26- در صورت غیرفعال ننمودن بخش مربوط به طراحی لرزهای مقاطع غیرفشرده لرزهای محسوب میگردند و برنامه این مقاطع را مناسب ندانسته و طراحی را براساس آنها انجام نمیدهد. شکل 2-27- به دلیل مرکب بودن مقطع و وارد نکردن فاصله لقمهها از نظر برنامه مقاطع غیرفشرده لرزهای محسوب می- شوند. بنابراین الزم است کنترل ضوابط لرزهای مبحث دهم ایران به صورت دستي انجام شود و برای طراحي با نرم افزار قسمت مربوط به طراحي لرزهای غیرفعال گردد تا نرم افزار نسبت تنش موجود در اعضا را محاسبه نماید. 11

شکل 2-28- غیرفعال نمودن کنترل ضوابط لرزهای. جدول 2-3- مقایسه نسبت تنش بادبندها در روش حالت حدی نسبت تنش بادبند طراحی نسبت تنش بادبند طراحی شده نسبت تنش بادبند طراحی طبقه پروفیل انتخابی شده به صورت دستی براساس مبحث دهم با آییننامه LRFD360-05 و ترکیب بار ایران در نرم افزار شده با آییننامه LRFD360-05 و ترکیب بار ایران در نرم افزار SAP2000 ETABS مقررات ملی 1/19 1/11 1/11 طبقه اول دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/12 1/11 1/11 طبقه دوم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/12 1/11 1/12 طبقه سوم دو عدد ناوداني 121 mm به فاصله 1 cm 1/11 1/19 1/19 طبقه چهارم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 1/33 1/31 1/32 طبقه پنجم دو عدد ناوداني 111 mm به فاصله 1 cm 11

نسبت تنش بادبند طراحي شده با آییننامه LRFD360-05 و ترکیب بار.LRFD360-05 شکل 2-21- نسبت تنش بادبند طراحی شده توسط نرم افزار ETABS نسبت تنش بادبند طراحي شده با آییننامه LRFD360-05 و ترکیب بار ایران. بنابراین نسبت تنش های به دست آمده از طراحي دستي براساس مبحث دهم مقررات ملي ایران با نسبت تنشهای به دست آمده از طراحي با نرم افزار براساس آییننامه LRFD360-05 وبا ترکیب بار ایران مشابه است. 4-4-2- نکات طراحی به روش حدی تیرها و ستونها و بادبندها با استفاده از نرم افزار بنابراین برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي الزم است. ترکیب بارهای ایران به برنامه داده شود تا طراحي براساس آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بارهای مبحث دهم انجام شود. محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری )جدول 1-2-2-11( آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان )طراحي به روش حالت حدی( مشابه محدودیت نسبت پهنا به ضخامت آیین نامه LRFD360-05 است. پس برای مقاطع نورد شده مي توان به دستهبندی فشرده یا غیرفشرده نرم افزار اعتماد نمود] 1 11 [. اما برای مقاطع مرکب که استفاده از آن ها در ایران رایج است )نظیر استفاده از تیرهای دوبل IPE و یا 11

بادبندهای مرکب از دو ناوداني( الزم است با توجه به شرایط ساخت کنترل فشردگي به صورت دستي و براساس آیین نامه مبحث دهم انجام شود] 1 [. در طراحي با نرمافزار قسمت مربوط به کنترل ضوابط لرزه ای غیرفعال گردد و ضوابط مربوط به فواصل لقمه ها در اجزای مرکب و فشرده لرزه ای بودن مقاطع و ظرفیت بار محوری ستون تحت بارگذاری زلزله تشدید یافته به صورت دستي کنترل شود] 1 11 [. طراحي اتصاالت به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي انجام شود. 17

5-2- نتیجه گیری 9-5-2- ارائه راهکار به منظور تطبیق نتایج طراحی نرم افزار با نتایج طراحی دستی ساختمان فوالدی براساس مبحث دهم مقررات ملی ساختمان 9-9-5-2- طراحی به روش تنش مجاز براساس بررسيهای انجام شده در طراحي به روش تنش مجاز ضوابط آیین نامه AISC-ASD 89 مشابه با ضوابط مبحث دهم مقررات ملي ساختمان ميباشد. به منظور تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان فوالدی در طراحي ساختمان با استفاده از آییننامه AISC-ASD 89 الزم است نکات زیر لحاظ گردد. طراحی تیرها و ستون ها برای طراحي ساختمان استفاده از نرم افزار ETABS مناسب تر از نرم افزار SAP2000 ميباشد. در نرم افزار ETABS الزم است طراحي ساختمان با استفاده از آیین نامه AISC-ASD 89 و ترکیبات بار این آیین نامه صورت گیرد. نیازی به وارد کردن ترکیبات بار مبحث دهم مقررات ملي نميباشد. در نرم افزار SAP2000 الزم است طراحي ساختمان با استفاده از آیین نامه AISC-ASD 89 و ترکیبات بار مبحث دهم مقررات ملي ساختمان انجام شود. )برای توضیحات بیشتر به بخش 1-1-2 این مطالعه رجوع شود.( محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری )جدول 1-2-1-11( آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان )طراحي به روش تنش مجاز( مشابه محدودیت نسبت پهنا به ضخامت آیین نامه AISC-ASD 89 است پس برای مقاطع نورد شده مي توان به دستهبندی فشرده یا غیرفشرده نرم افزار اعتماد نمود. اما برای مقاطع مرکب که استفاده از آن ها در ایران رایج است )نظیر استفاده از تیرهای دوبل )IPE الزم است با توجه به شرایط ساخت کنترل فشردگي به صورت دستي و براساس آیین نامه مبحث دهم انجام شود. در نرم افزار ETABS نسبت تنشهای تیر و ستونهای طراحي شده با آیین نامه AISC-ASD 89 و ترکیب بار AISC-ASD 89 مشابه نسبت تنشهای طراحي دستي براساس مبحث دهم مقررات ملي ساختمان است. اما این آیین نامه ضوابط لرزهای را کنترل نميکند بنابراین الزم است ضوابط لرزهای بخش 3-11 مبحث دهم مقررات ملي ساختمان و پیوست 2 استاندارد 2111 به صورت دستي کنترل گردد. ضوابط طراحي اتصاالت باید به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي کنترل شود. 11

طراحی بادبندها در طراحي بادبندها به روش تنش مجاز نیز الزم است نکات زیر لحاظ گردد. شرایط تکیهگاهي به صورت مفصلي انتخاب گردد. در طراحي بادبندها توسط نرم افزار ETABS برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي الزم است عالوه بر رعایت شرط 1 از آیین نامه 89 AISC-ASD با ترکیبات بار AISC-ASD 89 استفاده شود. در طراحي بادبندها توسط نرم افزار SAP2000 برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي الزم است عالوه بر رعایت شرط 1 از آیین نامه 89 AISC-ASD با ترکیبات بار ایران استفاده شود. ضوابط طراحي اتصاالت باید به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي کنترل شود. 2-9-5-2- طراحی به روش حالت حدی در طراحي به روش حالت حدی الزم است نکات زیر لحاظ گردد. برای دستیابي به نسبت تنشهای مشابه با طراحي دستي الزم است ترکیب بارهای ایران به برنامه داده شود تا طراحي براساس آیین نامه LRFD360-05 و ترکیب بارهای مبحث دهم انجام شود. محدودیت نسبت پهنا به ضخامت در اجزای فشاری )جدول 1-2-2-11( آیین نامه مبحث دهم مقررات ملي ساختمان )طراحي به روش حالت حدی( مشابه محدودیت نسبت پهنا به ضخامت آیین نامه LRFD360-05 است. پس برای مقاطع نورد شده مي توان به دستهبندی فشرده یا غیرفشرده نرم افزار اعتماد نمود. اما برای مقاطع مرکب که استفاده از آن ها در ایران رایج است )نظیر استفاده از تیرهای دوبل IPE و یا بادبندهای مرکب از دو ناوداني( الزم است با توجه به شرایط ساخت کنترل فشردگي به صورت دستي و براساس آیین نامه مبحث دهم انجام شود. در طراحي با نرمافزار قسمت مربوط به کنترل ضوابط لرزه ای غیرفعال گردد و ضوابط مربوط به فواصل لقمه ها در اجزای مرکب و فشرده لرزه ای بودن مقاطع و ظرفیت بار محوری ستون تحت بارگذاری زلزله تشدید یافته به صورت دستي کنترل شود. طراحي اتصاالت به صورت دستي و براساس مبحث دهم مقررات ملي انجام شود. 19

6-2- مراجع ]1[- آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله استاندارد 2111-11 کمیته دائمي بازنگری آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله ویرایش 3 تهران مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن 1311. ]2[- بانک اطالعاتي مقاطع مرکب فوالدی و بتني مطابق با استاندارد ایران بابک کریم خاني انتشارات آذرباد 1312. ]3[- طراحي ساختمان های فوالدی تالیف دکتر ابراهیم ثنایي و علیرضا رضاییان تهران سالکان 1313 ]1[- طراحي سازه های فوالدی دکتر مجتبي ازهری و دکتر سید رسول میرقادری انتشارات اردکان دانش اصفهان 1311. ]1[- مبحث ششم مقررات ملي ساختمان: بارهای وارد بر ساختمان تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1311. ]1[- مبحث دهم مقررات ملي ساختمان: طرح و اجرای ساختمان های فوالدی تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1317. [7] AISC (1989). Manual of Steel Construction, Allowable Stress Design. American Institute of Steel Construction, 9th Edition, Chicago. [8] AISC 360-05 (2005a). An American National Standard Specification for Structural Steel Building. American Institute of Steel Construction, One East Wacker Drive, Suite 700, Chicago, Illinois. [9] AISC (2005b). Commentary on the Specification for Structural Steel Buildings. American Institute of Steel Construction, One East Wacker Drive, Suite 700, Chicago, Illinois. [10] AISC ( 2005c). Seismic Provisions for Structural Steel Buildings, Including Supplemental No. 1. American Institute of Steel Construction, One East Wacker Drive, Suite 700, Chicago, Illinois. [11] ASCE (2005). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. ASCE Standard, Including Supplement No.1., American Society of Civil Engineers. [12] IBC (2006). International Building Code. International Code Council, 4051 West Flossmoor Road, Country Club Hills, Illinois. [13] CSI (2007). CSI Lateral Load Manual. Computers and Structures Inc., University Avenue, Berkeley, California. [14] CSI (2010). Steel Frame Design Manual-Older Code. Computers and Structures Inc., University Avenue, Berkeley, California. [15]- CSI (2010). Steel Frame Design Manual- AISC 360-05/IBC2006. Computers and Structures Inc., University Avenue, Berkeley, California. 71

فصل سوم ساختمان های بتنی 71

فهرست واژهها ضریب تنش معادل یکنواخت در بلوك فشاری مقطع ضریب تقلیل مقدار x برای استفاده از تنش معادل یکنواخت ضریب جزیي ایمني بتن ضریب جزیي ایمني فوالد نسبت سطح مقطع آرماتور کششي به سطح مقطع موثر نسبت سطح مقطع آرماتور برشي افقي به مساحت کل مقطع قائم بتن نسبت سطح مقطع آرماتور برشي قائم به مساحت کل مقطع افقي بتن مساحت کل مقطع پهنای جان فاصله دورترین تار فشاری تا مرکز سطح آرماتور کششي طولي مقاومت فشاری مشخصه بتن مقاومت مشخصه فوالد لنگر خمشي مقاوم لنگر خمشي نهایي نیروی محوری نهایي که همزمان با در مقطع اثر مي کند مقاومت برشي بتن نیروی برشي مقاوم مقطع نیروی برشي نهایي موجود حداکثر نیروی برشي مقاوم تامین شده توسط بتن نیروی برشي مقاوم تامین شده توسط فوالد برشي فاصله تار خنثي از دورترین تار فشاری مقطع فاصله بین سفره های آرماتور برشي یا پیچشي در امتداد موازی با آرماتور طولي فاصله بین سفره آرماتور برشي در امتداد عمود بر آرماتور طولي یا فاصله بین میلگردهای افقي دیوار 72

3- مقدمه در زمینه طراحي ساختمانهای بتني نرم افزارها و آیین نامههای گوناگوني تدوین شده است. در کشور ما نیز برای طراحي ساختمانهای بتني آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله )استاندارد 2111( و مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نوشته شده است. طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات ساختمان براساس آیین نامههای طراحي کشورمان نميباشد از این رو الزم است مقایسه ای بین نتایج طراحي این نرم افزارها و نتایج طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي صورت گیرد و مشابه ترین آیین نامه به مبحث نهم مقررات ملي انتخاب گردد. سپس یک روش مدلسازی با هدف تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي ساختمان بتني براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان ارائه شود. دراین پروژه ازجدیدترین نسخه موجود نرم افزار SAP2000 14.2.2 و ETABS 9.7.0 استفاده شد. زیرا عموما در نسخه های جدید یک نرم افزار اشکاالت اساسي نسخههای قبل حل ميشود و امکانات جدیدی به آن اضافه مي گردد. به دلیل قفل شکسته بودن نرم افزارهای مورد استفاده الزم است درستي محاسبات بررسي شود. به همین منظور یکي از مثال های بخش Help > Documentation > Analysis Verification > Frames با نسخه موجود مدلسازی و پس از تحلیل جواب های به دست آمده با جواب های این مثال ها مقایسه گردید در این مثال ها جواب های نسخه اصلي SAP2000 با جواب های به دست آمده از محاسبات دستي مقایسه شده است. بخش دوم و سوم این فصل مربوط به مشخصات ساختمان مورد بررسي مي باشد. در بخش چهارم و پنجم نتایج طراحي دستي ستون تیر و دیوار برشي که براساس آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي ساختمان انجام مي شود با طراحيهای انجام شده توسط نرم افزار SAP و ETABS مقایسه مي شود. سپس مناسب ترین آیین نامه ای که نتایج طراحياش نزدیک به نتایج طراحي دستي براساس مبحث نهم است پیشنهاد مي گردد. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي ساختمان بیان مي شود که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي گردد. 9-3- مشخصات ساختمان مورد بررسی تعداد طبقات ساختمان بتني مورد نظر 1 طبقه است. سیستم سازه ای آن در یک راستا قاب خمشي بتني متوسط و در جهت دیگر سیستم ترکیبي قاب خمشي بتني متوسط و دیوار برشي بتن مسلح متوسط مي باشد. محل ساخت این ساختمان شهرستان ساری در نظر گرفته شده است. سقف از نوع تیرچه و بلوك با ضخامت بلوك 21 سانتیمتر و ضخامت بتن 1 سانتیمتر ميباشد. فوالد مصرفي در اسکلت از ST37 با تنش جاری شدن حداقل 2111kg/cm2 مي باشد. 73

9-9-3 -مقاطع مورد استفاده شکل 3-9 - ارتفاع طبقات. برای تیرها و ستون ها مقاطع مستطیل شکل در نظر گرفته شده است. در سیستمهایي که در یک راستا از سیستم دیوار برشي استفاده مي شود کمانش ستون ها در جهت عمود بر دیوار کنترل کننده است لذا در این سیستمها مي توان ستون ها را به صورت مستطیل انتخاب نمود و بعد بزرگتر ستون را در جهت قاب خمشي و بعد کوچکتر ستون را در امتداد دیوار برشي )به دلیل اینکه عمدتا بار زلزله توسط دیوار جذب مي شود( در نظر گرفت. جدول 3-9- مقاطع مورد استفاده طبقه طبقه اول طبقه دوم طبقه سوم طبقه چهارم طبقه پنجم مقاطع انتخابی ستونها ستون مستطیلي C40X50 با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع ستون مستطیلي C40X45 با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع ستون مستطیلي C40X45 با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع ستون مستطیلي C40X40 با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع ستون مستطیلي C40X40 با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع طبقه مقاطع تیرها در راستای قاب خمشی بتنی متوسط طبقه اول تا پنجم طبقه طبقه اول تا پنجم مقاطع مقطع B40X40 تیرها در راستای قاب خمشي بتني متوسط و دیوار برشي مقطع B30X30 71

2-9-3- مدلسازی اسکلت فلزی با نرمافزار شکل 3-2- نمای سه بعدی. پالن ستون گذاری و کف طبقه اول شکل 3-3- پالن طبقات اول تا پنجم. 71

A نمای محور شکل 3-4- نمای محور A راستای قاب خمشی. 71

نمای محور 9 شکل 3-5- نمای محور یک در راستای سیستم ترکیبی قاب خمشی بتنی متوسط و دیوار برشی بتن مسلح متوسط. وجود تیر در دیوار برشي بي اثر بوده ولي با توجه به ساختار نرم افزار ETABS برای انتقال بارهای کف به دیوار مي بایست یک المان تیر در تراز طبقات وجود داشته باشد. بنابراین ابعاد تیرهای درون دیوار برشي را 1x1 در نظر مي گیریم. 77

-3-9-3 بارگذاری ]2[ بارگذاری ثقلي- مرده: Dead Load محاسبه وزن واحد سطح دیوارها: دیوار 21 سانتي متری قسمت نما Kg/m 2 مصالح واحد ضخامت. وزن واحد 42 2100 0.02 m مالت ماسه سیمان 170 850 0.2 m آجرکاری باآجرمجوف 13 1300 0.01 m سفید کاری با مالت گچ 24 1600 0.015 m مالت گچ و خاك 72 2400 0.03 m سنگ 321 Kg/m2 دیوار 11 سانتي متری داخلي مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Kg/m 2 آجرکاری باآجرمجوف 85 850 0.1 Cm مالت گچ و خاك 48 1600 0.03 Cm سفید کاری با مالت گچ 26 1300 0.02 Cm طبقبند 2-2-2 آئین نامه 119 پخش مي گردد. 159 < 275 Kg/m2 دیوار 21 سانتي متری داخلي مصالح واحد ضخامت. وزن واحد Kg/m 2 آجرکاری باآجرمجوف 170 850 0.2 m مالت گچ و خاك 24 1600 0.015 m سفید کاری با مالت گچ 52 1300 0.04 m 246 Kg/m2 Kg/m 2 دیوار همسایه سانتي متری مجاور مصالح واحد ضخامت. وزن واحد 21 170 850 0.2 m آجرکاری باآجرمجوف 26 1300 0.02 m سفید کاری با مالت گچ 32 1600 0.02 m مالت گچ و خاك 63 2100 0.03 m مالت ماسه سیمان 71

291 Kg/m2 تیرچه بلوك 25 Cm طبقات Kg/m2 وزن واحد ضخامت. واحد مصالح 66 2200 3 Cm موزائیک یا سرامیک 42 2100 2 Cm مالت ماسه سیمان بتن پوکه 65 1300 5 Cm 120 2400 5 Cm بتن سقف 2 2450 0.12 0. 118 2 Cm تیرچه 80 10 8 # بلوك 24 1600 1.5 Cm گچ و خاك اندود گچ 13 1300 1 Cm سربار 150 Total Weight= 678 Kg/m2 USE: 680 Kg/m2 25Cm بام تیرچه بلوك Kg/m2 مصالح واحد ضخامت. وزن واحد عایقکاری 30 15 2 Layer پالسترلیسه ای 42 2100 2 Cm بتن شیب بندی 100 1000 10 Cm بتن سقف 120 2400 5 Cm 2 2450 0.12 0. 118 تیرچه 2 Cm بلوك # 8 80 10 گل وگچ 32 1600 2 Cm سفیدکاری 13 1300 1 Cm Total Weight= 535 Kg/m2 USE: 545 Kg/m2 Live Load بارگذاری ثقلي- زنده: بام Roof 150 kg/m2 طبقات سکوني Story 200 kg/m2 79

پله Stair 350kg/m2 درصد مشارکت بار در محاسبه جرم سازه: Load Participation Percent In Mass Dead Load 100% Wall 100% Live load (Residual Propose) 20 % بارگذاری زلزله ]3[ محل ساخت ساختمان مورد نظر شهرستان ساری در نظر گرفته شده است. این شهرستان در پهنه با خطر نسبي زیاد واقع شده و نسبت شتاب مبنای طرح در این پهنه برابر با 1/3 ميباشد. کاربری ساختمان مسکوني است بنابراین ضریب اهمیت آن برابر با 1 است. درصد مشارکت بار زنده و بار برف برابر با 21 درصد است. خاك منطقه نوع در نظر گرفته شده است. سیستم سازه ای آن در یک راستا قاب خمشي بتني متوسط و در جهت دیگر سیستم ترکیبي قاب خمشي بتني متوسط و دیوار برشي بتن مسلح متوسط مي باشد ضریب زلزله از رابطه زیر به دست ميآید. در راستای مهاربندی ضریب رفتار ساختمان برای قاب خمشي بتني متوسط و دیوارهای برشي بتن مسلح متوسط برابر با 1 است. در راستای قاب خمشي ضریب رفتار ساختمان برای قاب خمشي بتن مسلح متوسط برابر با 7 است. در محاسبه زمان تناوب اصلي سازه های بتني به منظور در نظر گرفتن سختي موثر بر اثر ترك خوردگي بتن الزم است ممان اینرسي مقاطع قطعات برای تیرها 1 و 1/ برای ستون ها و دیوارها منظور شود. ممان اینرسي مقطع کل عضو بدون در نظر گرفتن فوالد است ]3[. 11

2-3 -کنترلهای انجام شده جهت تحلیل و طراحی اسکلت در این فصل تحلیل و طراحي سازه بتني توسط نرم افزارهایV9.7.4 ETABS و SAP2000 14.2.2 انجام شده است. اثرات تحلیل غیرخطي در نظر گرفته شده است. کنترل حداکثرتغییر مکان نسبي طبقه انجام شده است. کنترل تغییرمکان جانبی نسبی ]3[ طبق بند 1-1-2 آیین نامه 2111 ویرایش سوم تغییرمکان جانبي نسبي هر طبقه اختالف تغییرمکان های مراکز جرم کف در باال و پایین آن طبقه است.طبق بند 3-1-2 تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح یا تغییرمکان جانبي نسبي غیرارتجاعي طرح در هر طبقه تغییرمکاني است که در صورت منظور داشتن رفتار واقعي سازه رفتار غیرخطي در تحلیل آن به دست مي آید. این رفتار تنها در زلزله طرح قابل مالحظه است. در مواردی که تحلیل سازه با فرض خطي بودن آن انجام ميشود این تغییرمکان را ميتوان از رابطه زیر به دست آورد. در این رابطه تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح در طبقه تغییرمکان جانبي نسبي طرح در طبقه ضریب رفتار سازه مي باشد. براساس بند 1-1-2 تغییرمکان جانبي نسبي واقعي طرح در محل مرکز جرم هر طبقه نباید از مقادیر زیر بیشتر شود. تغییرمکان نسبي ميبایست در ترکیبات سرویس برای تمام طبقات کنترل گردد و با مقادیر مجاز مقایسه گردد. تغییرمکان نسبي مجاز طبق آییننامه 2111 ویرایش سوم برای ساختمانهای با زمان تناوب اصلي کمتر از 1/7 ثانیه به صورت زیر ميباشد. در این رابطه ارتفاع طبقه است. ترکیب بارهای سرویس که برای کنترل تغییرمکان جانبي سازه به کار ميرود عبارت است از ترکیب بار مبنا ترکیب بار مرده بهره برداری و زلزله در سازه مورد بررسي بیشترین مقدار تغییرمکان جانبي نسبي در طبقه سوم و در راستای قاب خمشي و ایجاد ميشود. تحت اثر ترکیب بار براساس بند 1-1-2 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان در سازه های بتن مسلح در تعیین تغییرمکان جانبي نسبي طرح ممان اینرسي مقطع ترك خورده قطعات را مي توان مطابق توصیه آیین نامه بتن ایران برای نسبت به میزان ترك خوردگي منظور یا و برای دیوارها برای ستون ها تیرها نمود. 11

و 4 3-3 -طراحی ساختمان بتنی 9-3-3 -طراحی تیر 9-9-3-3- طراحی تیر تحت خمش [ ]5 براساس بند 1-2-11-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان در مقاطع تحت اثر خمش خالص کنترل حالت حدی نهایي مقاومت براساس رابطه زیر صورت مي گیرد. فرضیات طراحي مقطع براساس بخش 3-11-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان مي باشد. حداکثر تغییرشکل نسبي بتن در دورترین تار فشاری مقدار 1/1131 در نظر گرفته مي شود. در طراحي مقاطع اعضای تحت خمش و یا نیروی محوری کششي از مقاومت کششي بتن صرفنظر مي شود. براساس ضوابط بند 1-3-11-9 توزیع تنش در مقطع به صورت توزیع تنش یکنواخت عمود بر مقطع با مقدار که سطح تاثیر آن سطح محدود شده در ناحیه فشاری مقطع بین کناره های مقطع و خطي به موازات محور خنثي به فاصله ازدورترین تار فشاری مي باشد در نظر گرفته مي شود. ضرایب و وابسته به مقدار مطابق رابطه زیر مي باشند. دیاگرام تنش دیاگرام کرنش شکل 3-6- ایده آل سازی توزیع تنش و کرنش در مقطع تیر مقطع تیر طبق بند 2-1-11-11-9 برای محاسبه نیروی مقاوم مقطع مقادیر مقاومت مشخصه بتن و فوالد در ضرایب ایمني جزیي ضرب مي شوند. ضریب ایمني جزیي مقاومت بتن قطعات درجا و ضریب ایمني جزیي مقاومت فوالد مي باشد. 12

مثال: یک نمونه طراحي تیر تحت خمش محاسبه میلگردهای طولي ρ جدول 3-2 -طراحی تیر B6 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز باال )لنگر منفی( 8/7 سانتی مترمربع نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساسACI11 و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 7 8/95 7/4 8/1 8/95 8/95 13

و 4 جدول 3-3 -طراحی تیر B5 story 1 سمت چپ دهانه-شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز باال )لنگر منفی( 93/7 سانتی مترمربع نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 91/2 92/43 99/2 93/8 92/43 92/43 جدول 3-4 -طراحی تیر B4 story 1 سمت چپ دهانه -شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز باال )لنگر منفی( 94/7 سانتی مترمربع ]5 99 93/35 92 94/1 93/35 93/35 2-9-3-3- طراحی تیر تحت برش [ نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران در مقاطع تحت اثر برش کنترل حالت حدی مقاومت براساس رابطه 1-12-9 مبحث نهم مقررات ملي صورت مي گیرد. در این رابطه نیروی برشي مقاوم مقطع است که از تحلیل سازه تحت اثر بار نهایي به دست مي آید و مطابق بند 2-2-12-9 محاسبه مي شود. براساس رابطه 2-2-12-9 مقدار برابر است با مقدار و براساس ضوابط قسمت های 3-12-9 و 1-12-9 محاسبه مي شود. در نظر گرفته شود. براساس بند 3-2-12-9 مقدار نباید بیشتر از براساس ضوابط بند 3-12-9 نیروی برشي مقاوم تامین شده توسط بتن برای اعضای تحت اثر برش و خمش برابر است با 11

در این رابطه با استفاده از رابطه 1-12-9 محاسبه مي شود. برای اعضای که تحت اثر برش و خمش و فشار محوری قرار دارند براساس ضوابط بند 2-1-12-9 نیروی برشي مقاوم آرماتور وقتي که آرماتور برشي عمود بر محور عضو باشد برابر است با حداقل آرماتور برشي براساس بند 3-1-12-9 محاسبه مي شود. طبق بند 1-3-1-12-9 در اعضای خمشي که مقدار از نصف مقدار تجاوز کند باید آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي حداقل از رابطه 13-12-9 به دست مي آید B6 مثال: طراحي برشي تیر story 1 با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است بنابراین باید از آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي حداقل برابر است با براساس بند 1-3-21-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان که مربوط به ضوابط ویژه طراحي برش در اعضای قاب )ضوابط ویژه طراحي در برابر زلزله( مي باشد کنترل حالت حدی نهایي مقاومت در برش اعضای تحت خمش و تحت نیروی محوری و خمش در قاب ها براساس رابطه 12-9- ص 1 ورت مي گیرد. مقدار در این رابطه نباید از یکي از دو مقدار الف و ب این بند کمتر در نظر گرفته شود. الف( مجموع نیروی برشي ایجاد شده در عضو در اثر بارهای قائم و نیروی برشي همساز با لنگرهای خمشي اسمي موجود در مقاطع انتهایي با فرض تشکیل مفصل های پالستیکي. 11

ب( نیروی برشي به دست آمده از تحلیل سازه زیر اثر بار نهایي ناشي از بارهای قائم و نیروی جانبي زلزله با فرض آنکه نیروی زلزله موثر به سازه دو برابر مقدار تعیین شده در مبحث ششم مقررات ملي ساختمان منظور شود. مثال: طراحي برشي تیر B6 story 1 براساس ضوابط بند 1-1-3-21-9 با رعایت بند ب این ضابطه و دو برابر نمودن نیروی زلزله موثر به سازه مقدار برش ایجاد شده در مقطع مورد نظر برابر است با با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است باید از آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي حداقل برابر است با جدول 3-5- طراحی تیر B6 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 3-21-1-9-5 1/55 1/4 مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز 1/11 میلي متر )آرماتور حداقل براساس ترکیب بار مبحث نهم( نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي نرم افزار طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI 1/11 1/17 میلي متر )آرماتور حداقل براساس )ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI11 طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI ویژه و ترکیب بار ایران ویژه طراحي براساس CSA-04 و ترکیب بار CSA متوسط طراحي براساسCSA-04 و ترکیب بار ایران متوسط طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران سیستم شکل پذیری متوسط و دو برابر کردن نیروی زلزله طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 1/7 1/73 1 1 1/1 1/17 1/17 11

جدول 3-6- طراحی تیر B5 story 1 سمت چپ دهانه-شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 1-9-5-3-21 2 9/16 مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI11 طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI و ترکیب بار ACI ویژه ویژه 1/11 1/11 111 2 2 مقطع جواب نمي دهد مقطع جواب نمي دهد طراحي براساس CSA-04 و ترکیب بار CSA متوسط طراحي براساس CSA-04 و ترکیب بار ایران متوسط طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران سیستم شکل پذیری متوسط و و دو برابر کردن نیروی زلزله طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 1/7 1/11 1/12 B4 مثال: طراحي برشي تیر story 1 با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است بنابراین باید از آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي برابر است با مثال: طراحي برشي تیر B4 story 1 براساس ضوابط بند 1-1-3-21-9 با رعایت بند ب این ضابطه و دو برابر نمودن نیروی زلزله موثر به سازه مقدار برش ایجاد شده در مقطع مورد نظر برابر است با 17

با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است باید از آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي برابر است با جدول 3-7 -طراحی تیر B4 story 1 سمت چپ دهانه -شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 9-5-3-21-1 2/7 2/51 مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران ویژه طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI ویژه 1/91 1/91 1/31 3 2/11 مقطع جواب نمي دهد مقطع جواب نمي دهد طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران سیستم شکل پذیری متوسط و و دو برابر کردن نیروی زلزله طراحي براساس CSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 1/13 1/31 1 11

و 4 2-3-3- طراحی ستون 9-2-3-3- طراحی ستون تحت بار محوری و لنگر خمشی [ ]5 ستون ها براساس منحني اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشي طراحي مي شوند. براساس بند 9-2-1-2-21 اعضای تحت فشار و خمش به اعضایي اطالق مي شود که در آنها عالوه بر وجود لنگر خمشي نیروی محوری فشاری نهایي بیشتر از باشد. در غیر این صورت عضو مورد نظر عضو خمشي محسوب مي شود. براساس بند 9-11-9 در قطعات فشاری سطح مقطع آرماتور طولي نباید کمتر از 1/11 و بیشتر از 1/11 سطح مقطع کل باشد. مي توان برای تحلیل و طراحي ستون از روابط ستون های کوتاه استفاده نمود. زیرا لنگرهای ستون که از نتایج تحلیل االستیک مرتبه دوم استخراج مي شوند لنگر تشدید یافته )شامل لنگر اولیه و لنگر ثانویه( بوده و نیاز به تشدید ندارند. تحلیل االستیک مرتبه دوم که به تحلیل نیز معروف است براساس روش های مختلفي صورت مي گیرد که این روش ها عمدتا مبتني بر روش های تکراری هستند. بسیاری از برنامه های کامپیوتری از جمله ETABS و SAP قابلیت تحلیل را نیز دارند. در این نوع تحلیل به رفتار غیرخطي ماده توجه ویژه ای نمي شود. اما رفتار غیرخطي هندسي قاب مورد توجه قرار مي گیرد. بدین ترتیب در تحلیل االستیک مرتبه دوم اثر تغییر شکل اجزا بر لنگرهای خمشي و سایر نیروهای داخلي در نظر گرفته مي شود. بنابراین لنگرهای خمشي و تغییرشکل نهایي شامل تاثیرات الغری ستون نیز هستند و به طور خطي تابع بارهای وارده نمي باشند.] 1 [ برای طراحي دستي ستون تحت خمش دو محوره از روش مک گریگور استفاده مي شود. در این روش خروج از مرکزیت های دو محوره و با یک خروج از مرکزیت تک محوره معادل و جای گزین شده و ستون تحت خمش تک محوره معادل و بار محوری طراحي مي شود. اگر بعد ستون در راستای موازی محور x ها را با x و بعد ستون در راستای محور y ها را با y نمایش دهیم خروج از مرکزیت تک محوره معادل به صورت زیر تعریف مي شود.] 1 [ اگر اگر ضریب در روابط فوق به صورت زیر تعیین مي شود. اگر اگر 19

کاربرد این روش تقریبي محدود به ستون هایي است که حول هر دو محور متقارن بوده و نسبت ابعاد آنها در محدوده باشد و از طرفي فوالدهای طولي در هر چهار وجه ستون قرار گرفته باشد. مثال: طراحي ستون تحت بار محوری و لنگر خمشي ترکیب بار بحراني ستون عبارت است از کنترل رابطه 1-1-2-21-9 بنابراین عضو مورد بررسي عضو تحت فشار و خمش محسوب مي شود. با استفاده از منحني اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشي برای ستون مستطیلي با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع مساحت میلگردهای طولي ستون محاسبه مي گردد. درصد آرماتور متناظر با لنگر خمشي و نیروی محوری بحراني موردبررسي برابر با 1/111 مي باشد. جدول 3-8- طراحی ستون C10 شکل story 1 پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز 32 سانتی مترمربع 26 34 21 35 34 34/7 نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 91

جدول 3-1- طراحی ستون C2-story 1 -شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز 42 سانتی متر مربع 36 47 38 51 47 48 نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 2-2-3-3- طراحی ستون تحت بار محوری و برش مثال: طراحي برشي ستون C10 story 1 با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است بنابراین باید از آرماتور برشي استفاده شود. مقدار آرماتور برشي حداقل برابر است با مثال: طراحي برشي ستون C10 story 1 براساس ضوابط بند 1-1-3-21-9 با رعایت بند ب این ضابطه و دو برابر نمودن نیروی زلزله موثر به سازه مقدار برش ایجاد شده در مقطع مورد نظر برابر است با با توجه به اینکه مقدار از نصف مقدار بیشتر است باید از آرماتور برشي استفاده شود. 91

مقدار آرماتور برشي حداقل برابر است با جدول 3-91- طراحی ستون C10 شکل story 1 پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/54 میلی متر نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI11 طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI و ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA-04 و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA-04 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار ایران و دو برابر نمودن زلزله طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران 1/47 1/68 1/47 1/4 1 1/4 1/4 1/46 1/46 جدول 3-99- طراحی ستون C2-story 1 -شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/54 میلی متر 1/41 -/11 1/41 1/4 1/4 1/41 1/46 1/8 نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI11 و ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساسCSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI12 و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI99 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار ایران و دو برابر نمودن زلزله 92

3-3-3- طراحی دیوار برشی به منظور طراحي دیوارهای برشي در نرم افزار ETABS الزم است دیوار به صورت pier تعریف شود. از این طریق نرم افزار ETABS با انتگرال گیری از تنش های ایجاد شده در مقطع مورد نظر نیروها و لنگرهای ایجاد شده را محاسبه مي نماید. در دیوارهایي که دو طرف خود المان قاب )ستون( داشته باشند مي توان ستون ها را به عنوان بخشي از مجموعه دیوار معرفي کرد. در واقع برنامه نیروهای پانل دیوار و ستون را با هم جمع کرده نیروی مجموعه دیوار را به دست مي آورد. 9-3-3-3- طراحی دیوار در مقابل نیروی برشی ]4[ طبق بند 2-2-11-12-9 مقدار در حالتي که دیوار تحت اثر برش و یا تحت اثر توام برش و فشار قرار دارد به صورت زیر محاسبه مي شود. براساس ضوابط بند 3-12-9 نیروی برشي مقاوم تامین شده توسط بتن برای اعضای تحت اثر برش و خمش برابر است با در این رابطه با استفاده از رابطه 1-12-9 محاسبه مي شود. برای اعضای که تحت اثر برش و خمش و فشار محوری قرار دارند طبق بند 1-3-11-12-9 چنانچه مقدار مقدار آرماتور برشي مورد نیاز برابر است با بیشتر از باشد طراحي برای برش الزم است. در این حالت در این رابطه پارامتر برابر با در نظر گرفته مي شود. چنانچه مقدار کمتر از باشد آرماتور گذاری در دیوار براساس بند 1-11-12-9 انجام مي شود. طبق این بند و نباید کمتر از 1/1121 منظور شود. طبق بند 1-2-3-1-21-9 در دیوارهایي که نیروی برشي نهایي در مقطع آنها از بیشتر است به کارگیری دو شبکه میلگرد الزامي است. طبق بند 1-3-11-12-9 چنانچه مقدار مقدار آرماتور برشي مورد نیاز برابر است با بیشتر از باشد طراحي برای برش الزم است. در این حالت 93

در این رابطه پارامتر برابر با در نظر گرفته مي شود. 1/1121 1/1121 براساس بند 1-11-12-9 نباید کمتر از و منظور شود بنابراین مقدار برابر با در نظر گرفته مي شود. جدول -3-92 طراحی دیوار W2 story 1 مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز به مساحت کل 1/1125 1/1125 1/1125 1/1125 1/1156 1/1125 1/1125 نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI-05 و ترکیب بار ACI طراحي براساسACI-05 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار CSA-94 طراحي براساس ACI-02 و ترکیب بار ACI-02 طراحي براساس ACI-99 و ترکیب بار ACI-99 2-3-3-3- طراحی دیوار در مقابل ترکیب لنگر خمشی و نیروی محوری ]6[ در این پروژه دیوارهای برشي همانند ستون ها براساس منحني اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشي طراحي مي شوند. با استفاده از منحني اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشي برای ستون مستطیلي با فوالدگذاری در چهار وجه مقطع مساحت میلگردهای طولي ستون محاسبه مي گردد. از آنجایي که نقطه متناظر با لنگر خمشي و نیروی محوری دیوار مورد بررسي در داخلي ترین سطح منحني های اندرکنش قرار مي گیرد بنابراین باید از درصد آرماتور حداقل برای دیوار مورد بررسي استفاده نمود. طبق بند 1-11-12-9 حداقل سطح مقطع آرماتور طولي به سطح مقطع کل برابر با 1/1121 مي باشد. جدول -3-93 طراحی دیوار W2 story 1 مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز به مساحت کل 1/1125 1/1125 1/1139 1/1133 1/1125 1/1125 1/1136 نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساس ACI-05 و ترکیب بار ACI طراحي براساسACI-05 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار ایران طراحي براساسCSA-94 و ترکیب بار CSA-94 طراحي براساس ACI-02 و ترکیب بار ACI-02 طراحي براساس ACI-99 و ترکیب بار ACI-99 91

9[ و 4 3-3-3-3- بررسی ضرورت استفاده از اجزای مرزی در دو طرف دیوار [ براساس بند 1-3-3-1-21-9 در کنارههای دیوارهای سازهای که در آنها تنش فشاری بتن در دورترین تار فشاری مقطع تحت اثر بارهای نهایي به انضمام اثر زلزله از بیشتر باشد باید از اجزای مرزی استفاده نمود. ترکیب بار بحراني عبارت است از بنابراین نیازی به تعبیه اجزای مرزی در کناره های دیوار برشي نخواهد بود. 4-3-3- اثر بازتوزیع لنگر خمشی در اعضای خمشي بتن آرمه ی نامعین وقتي لنگر خمشي در یک نقطه از تیر به حد ظرفیت خمشي مقطع مي رسد میلگردهای خمشي در آن نقطه به تسلیم مي رسند. از این به بعد این نقطه با عملکردی مشابه یک مفصل پالستیک مي تواند با چرخش بیش تر تنش های حاصل از بارهای بیشتر را به نقاطي که تحت بار کمتری هستند انتقال دهد تا آن نقطه نیز رفته رفته به حد ظرفیت خمشي خود برسند. به این رفتار باز توزیع تنش گفته مي شود. بازتوزیع تنش سبب مي شود که با افزایش بار خارجي اضافه ی لنگر از نقطه ای که به مفصل پالستیک تبدیل شده است به سایر نقاطي که تحت تاثیر لنگرهای حداکثر ولي کمتر از ظرفیت خمشي خود هستند منتقل شود. این رفتار بازتوزیع لنگر نامیده مي شود] 1 [. به منظور بررسي اثر بازتوزیع لنگر در نرم افزار SAP و ETABS مثال 1-13 کتاب سازه های بتن آرمه دکتر داود مستوفي نژاد ]1[ با نرم افزار SAP حل شده و جواب ها با هم مقایسه مي شود. تیر سه دهانه ی بتن آرمه با طول هر دهانه 1 متر و شدت بار DEAD برابر با 121 کیلو نیوتن بر متر در نظر گرفته مي شود. و شکل 3-7- تیر بتن آرمه ی سه دهانه تحت بار گسترده یکنواخت به همراه نمودار تغییرات لنگر خمشی 91

تعیین لنگر حداکثر در تکیه گاه B براساس آنالیز االستیک و بدون باز توزیع )حل دستي( تعیین لنگر حداکثر در تکیه گاه B براساس آنالیز االستیک و با بازتوزیع )حل دستي( درصد بازتوزیع لنگر منفي بنابراین مقدار لنگر منفي در تکیه گاه B با لحاظ نمودن اثر بازتوزیع برابر است با پس از ساخت مدل مورد نظر در نرم افزار تحلیل االستیک انجام مي گردد. نتیجه تحلیل االستیک نرم افزار در شکل زیر نشان داده مي شود. شکل 3-8- مقدار لنگر خمشی به دست آمده از تحلیل االستیک در تکیه گاه B برابر با 439 می باشد. مقدار لنگر خمشي به دست آمده از تحلیل االستیک نرم افزار در تکیه گاه B برابر با 131 مي باشد. به منظور بررسي لحاظ شدن اثر بازتوزیع در طراحي ترکیب بار شامل بار مرده با ضریب یک در برنامه تعریف مي گردد 91

.COMB 1=D شکل 3-1- مقدار لنگر خمشی که نرم افزار برای طراحی در نظر می گیرد همان مقدار 439 کیلونیوتن می باشد و لنگر خمشی با لحاظ نمودن اثر بازتوزیع کاهش نمی یابد. نتیجه طراحي نشان مي دهد که مقدار لنگر خمشي که نرم افزار برای طراحي در نظر مي گیرد 131 کیلونیوتن مي باشد. بنابراین در طراحي نرم افزار لنگر خمشي دراثر بازتوزیع لنگر کاهش نمي یابد. 97

SAP 4-3- نتیجه گیری 9-4-3- مقایسه نتایج طراحی دستی با طراحی های انجام شده با نرم افزار ETABS و وانتخاب مشابه ترین آیین نامه طراحی مورد استفاده در نرم افزار با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران و ارائه راهکار به منظور تطبیق نتایج طراحی نرم افزار با نتایج طراحی دستی 1 -روابط طراحي مقاطع تحت خمش ترکیب بارمحوری و خمش آیین نامهCSA-A23.3-94 مشابه روابط طراحي مطرح شده درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان است. لذا برای محاسبه میلگردهای طولي تیر و ستون مي توان از نتایج طراحي نرم افزار براساس آیین نامه CSA-A23.3-94 استفاده نمود. )جدول 3-11 )3-17 3-11 3-11 2 -روابط طراحي مقاطع تحت برش آیین نامهCSA-A23.3-94 مشابه روابط طراحي مطرح شده درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان است. اما از آنجایي که باتوجه به بند 1-1-3-21-9 ب- مبحث نهم مقررات ملي ساختمان الزم است اعضای قاب های با شکل پذیری متوسط برای نیروی برشي حاصل از اعمال نیروی زلزله دو برابر نیروی زلزله تعیین شده در مبحث ششم مقررات ملي ساختمان کنترل شوند بنابراین باید در فایلي جداگانه سازه را برای نیروی برشي حاصل از اعمال نیروی زلزله دو برابر نیروی زلزله تعیین شده در مبحث ششم مقررات ملي ساختمان تحلیل و براساس آیین نامهCSA-A23.3-94 طراحي نمود. در این حالت نسبت مساحت میلگردهای برشي مورد نیاز بر واحد طول مشابه نسبت های به دست آمده از طراحي های دستي با در نظرگرفتن بند 1-1-3-21-9 -ب مي باشد )جدول 3-11 تا 3-22(. به این نکته توجه شود که در حالتي که میلگرد حداقل برشي کفایت مي کند این مقدار براساس مبحث نهم مقررات ملي در نظر گرفته شود )جدول 3-11 و 3-22( 3 -البته در طراحي یک ساختمان الزم است ضوابط ویژه برای طراحي در برابر زلزله مطرح شده در بخش 9-21 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان به صورت دستي کنترل شود. همچنین در ترسیم نقشه های اجرایي محدودیت های فوالدگذاری جهت اعضای خمشي یا فشاری و محدودیت های فواصل خاموت برشي باید براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان در نظرگرفته شود. در ترسیم نقشه های اجرایي ضوابط بخش 9-11 مهار و وصله آرماتورها لحاظ گردد. 1- الزم به ذکر است تفاوت جزیي مقادیر محاسبه شده توسط SAP2000 و ETABS به دلیل تفاوت مدلسازی ساختمان ها در این دو نرم افزار مي باشد. 91

1- چنانچه تحلیل سازه تحلیل االستیک مرتبه دوم باشد نیازی به محاسبه طول موثر قطعات فشاری نمي باشد زیرا در این نوع تحلیل به رفتار غیرخطي ماده توجه ویژه ای نمي شود اما رفتار غیرخطي هندسي قاب مورد توجه قرار مي گیرد. بدین ترتیب در تحلیل االستیک مرتبه دوم اثر تغییر شکل اجزا بر لنگرهای خمشي و سایر نیروهای داخلي در نظر گرفته مي شود. بنابراین لنگرهای خمشي و تغییرشکل نهایي شامل تاثیرات الغری ستون نیز هستند. در نتیجه برای طراحي ستون مي توان از روابط ستون های کوتاه استفاده نمود. زیرا لنگرهای ستون که از نتایج تحلیل االستیک مرتبه دوم استخراج مي شوند لنگر تشدید یافته )شامل لنگر اولیه و لنگر ثانویه( بوده و نیاز به تشدید ندارند. تحلیل االستیک مرتبه دوم که به تحلیل نیز معروف است براساس روش های مختلفي صورت مي گیرد که این روش ها عمدتا مبتني بر روش های تکراری هستند. بسیاری از برنامه های کامپیوتری از جمله ETABS و SAP قابلیت تحلیل را نیز دارند] 3 1 [. جدول 3-94 -طراحی تیر B1 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز باال )لنگر منفی( نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان 1/56 نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران SAP 7/57 7/57 8/58 8/58 8/58 1/17 7/19 1/37 7/17 8 ETABS 7/7 7/7 8/74 8/74 8/74 8/74 8/17 1/55 8/17 1/63 99

جدول 3-95 -طراحی تیر B3 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز باال )لنگر منفی( نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان 95/7 نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران SAP 91/7 91/7 92/1 92/1 92/1 95/5 99/7 94/4 99/84 94/6 ETABS 91/7 91/7 93 93 93 93 99/8 94/5 99/1 94/72 جدول 3-96 -طراحی ستون 1 C11 story شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان 26 نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران SAP 21 21 26 26 26 31 21 21 21 29 ETABS 21 21 23 23 23 28/15 21 26 21 27/97 111

جدول 3-97 - طراحی ستون 1 C1 story شکل پذیری متوسط نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران مساحت میلگردهای طولی مورد نیاز 42 SAP ETABS 34/26 35/8 34/26 35/8 44 46/76 44 46/76 44 46/76 45 47/4 35/3 38 48 51 35/4 36/8 48/3 51/93 جدول 3-98 -طراحی تیر B1 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/11 میلي متر )آرماتور حداقل براساس ترکیب بار مبحث نهم( تیر B1 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط SAP 1/47 نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI 1/47 و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران 1/47 1/47 1/47 1/47 1/12 9 طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACو I ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران شکل پذیری ویژه طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران 1 1 1/4 1/4 1/1 طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی زلزله بند 9-5-3-21-1 1/55 ETABS 1/47 1/47 1/47 1/47 1/47 1/47 1/14 1/16 1 1 1/4 1/4 1/4 111

جدول 3-91- طراحی تیر B2 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 21-1- مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/17 میلي متر نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان تیر B2 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط SAP 1/57 نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI 1/57 1/86 و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران 1/86 1/86 1/1 2/14 طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI 318-05I و ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی زلزله 9-5-3 2 ETABS 1/64 1/64 1/1 1/1 1/1 1/67 2/99 مقطع جواب نمی دهد مقطع مناسب نیست طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA مقطع جواب نمی دهد مقطع مناسب نیست طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی 1/83 1 9/17 زلزله 1/58 1/8 2/12 112

جدول 3-21 -طراحی تیر B3 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 21-1- مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/11 نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان تیر B3 story 1 سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط SAP 1/15 نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI 1/15 9/3 و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران 9/3 9/3 9/37 2/4 2/1 طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-05 ACIو ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس 318-05 ACIو ترکیب بار ایران شکل پذیری ویژه 9-5-3 2/63 ETABS 1/12 1/12 9/27 9/27 9/27 9 2/47 2/1 مقطع مناسب نیست مقطع مناسب نیست طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA مقطع مناسب نیست مقطع مناسب نیست طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران 1 1 2/11 طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی زلزله 1/83 9/9 2/52 113

جدول 3-29- طراحی ستون 1 C11 story سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 21-1- مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/55 ستون 1 C11 story SAP 1 نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI 1 و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران 1/47 1/47 1/47 1/47 1/61 1/84 طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران شکل پذیری ویژه طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی 1/4 1 1/4 1/4 1/7 زلزله 9-5-3 1/55 ETABS 1 1 1/47 1/47 1/47 1 1/47 1/78 1/4 1 1/4 1/4 1/8 111

جدول 3-22 -طراحی ستون 1 C11 story سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول براساس ضوابط بند 21-1- مساحت میلگردهای برشی مورد نیاز بر واحد طول 1/55 ستون 1 C11 story SAP 1 نوع طراحی طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان سمت چپ دهانه شکل پذیری متوسط نتایج طراحي براساس نرم افزار با استفاده از آیین نامه طراحي براساس 318-08 ACI 1 و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ACI طراحي براساس 318-08 ACI و ترکیب بار ایران 1/47 1/47 1/47 1/47 1/61 1/84 طراحي براساس 318-05 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-02 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 318-99 ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس ACI و ترکیب بار ACI شکل پذیری ویژه طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران شکل پذیری ویژه طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-04 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران طراحي براساس A23.3-94 CSA و ترکیب بار ایران و دو برابر کردن نیروی 1 1/4 1/4 1/4 1/4 زلزله 9-5-3 1/55 ETABS 1/47 1/47 1/41 1/41 1/41 1/47 1/18 9/98 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 111

و 1 و 7 2-4-3- مقایسه آیین نامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان با آیین نامه های پرکاربرد موجود در نرم افزار 9-2-4-3- مقایسه آییننامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان با آیین نامه- CSA CSA-A23.3-94, ]8 [ A23.3-04, ضرایب ترکیب بارهای دایمي بهره برداری و اثر زلزله مبحث نهم مقررات ملي )تبصره 2 و تبصره 3 جدول 1-11-9( با آیین نامه CSA-A23.3-94 متفاوت است. در هرسه آیین نامه ضریب ایمني جزیي مقاومت بتن و فوالد برای محاسبه نیروی مقاوم مقطع تعریف مي شود. این مقادیر در مبحث نهم مقررات ملي و آیین نامه و CSA-A23.3-04 به صورت زیر در نظرکرفته مي شود و ضریب ایمني جزیي مقاومت فوالد ضریب ایمني جزیي مقاومت بتن قطعات درجا مي باشد. در آیین نامه آیین نامه CSA-A23.3-94 ضریب ایمني جزیي مقاومت بتن قطعات درجا مي باشد. و ضریب ایمني جزیي مقاومت فوالد وCSA-A23.3-04 مقدار CSA-A23.3-94 در آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي و آیین نامه حداکثر تغییرشکل نسبي بتن در دورترین تار فشاری 1/1131 در نظر گرفته مي شود. مشابه روابط طراحي مقاطع تحت خمش ترکیب بارمحوری و خمش آیین نامه CSA-A23.3-94 روابط طراحي مطرح شده درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان است. CSA-A23.3-94 مشابه روابط طراحي مطرح شده روابط طراحي مقاطع تحت برش آیین نامه درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان است. البته الزم به ذکر است که بند 1-3-21-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان باید به صورت جداگانه در طراحي ها لحاظ شود. روابط طراحي مقاطع تحت خمش ترکیب بارمحوری و خمش و برش آیین نامه CSA-A23.3-04 با روابط طراحي مطرح شده درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان متفاوت است. ACI-318- مقایسه آیین نامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان با آیین نامه 2-2-4-3- [05,02,99 91 و 99 [ ضرایب ترکیب بارهای دایمي بهره برداری و اثر زلزله مبحث نهم مقررات ملي )تبصره 2 و تبصره 3 جدول 1-11-9( با آیین نامه ACI-318-08,05,02,99 متفاوت است. آیین نامهACI-318-08,05,02,99 مقدار حداکثر تغییرشکل نسبي بتن در دورترین تار فشاری 1/113 در نظر گرفته مي شود. 111

در آیین نامه ACI به جای ضریب ایمني جزیي مقاومت بتن و مقاومت فوالد از ضرایب کاهش مقاومت استفاده مي شود که برای مقاومت های مختلف نظیر مقاومت خمشي برشي پیچشي و کششي ضرایب متفاوتي تعریف مي گردد. روابط طراحي آیین نامه ACI برای مقاطع تحت خمش برش و ترکیب بارمحوری و خمش با روابط طراحي مقاطع مطرح شده درمبحث نهم مقررات ملي ساختمان متفاوت است. در حالتي که شکل پذیری سازه از نوع شکل پذیری متوسط باشد نتایج طراحي های نرم افزار براساس آیین نامه ACI-318-02 ACI-318-08, ACI-318-05, یکسان خواهد بود. 117

5-3- مراجع بخش ساختمانهای بتنی ]1[- مبحث نهم مقررات ملي ساختمان: طرح و اجرای ساختمان های بتني تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1311. ]2[- مبحث ششم مقررات ملي ساختمان: بارهای وارد بر ساختمان تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1311. ]3[- آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله استاندارد 2111-11 کمیته دائمي بازنگری آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله ویرایش 3 تهران مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن 1311. ]1[- سازه های بتن آرمه جلد دکتر داود مستوفي نژاد اصفهان انتشارات ارکان دانش 1319. ]1[- آنالیز و طراحي سازه های بتن آرمه دکتر امیر مسعود کي نیا اصفهان نشر جهاد دانشگاهي واحد صنعتي اصفهان.1311 [6] CSI (2002). Technical Note Wall Pier Flexural Design E-TN-SWD-CSA A23.3-94-006 Computers and Structures, Inc., Berkeley, California. [7] CSI (2007). Concrete Frame Design Manual CSA A23.3-04 for SAP2000 and ETABS. Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. [8] CSI (2007). Concrete Frame Design Manual CSA A23.3-94 for SAP2000 and ETABS. Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. [9] CSI (2007). Concrete Frame Design Manual ACI 318-02/IBC 2003. Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. [10] CSI (2007). Concrete Frame Design Manual ACI 318-05/IBC 2006 for SAP2000 and ETABS. Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. [11] CSI (2010). Concrete Frame Design Manual ACI 318-08/IBC 2006 for SAP2000 and ETABS. Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. 111

فصل چهارم طراحی دال و پی 119

4- مقدمه در زمینه طراحي سازه های بتني نرم افزارها و آیین نامههای گوناگوني تدوین شده است. در کشور ما نیز برای طراحي سازه های بتني از جمله دال ها و پي ها آیین نامه طراحي ساختمانها در برابر زلزله )استاندارد 2111( و مبحث نهم مقررات ملي ساختمان نوشته شده است. طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارهای مورد استفاده در محاسبات ساختمان براساس آیین نامههای طراحي کشورمان نميباشد از این رو الزم است مقایسه ای بین نتایج طراحي این نرم افزارها و نتایج طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي صورت گیرد و مشابه ترین آیین نامه به مبحث نهم مقررات ملي انتخاب گردد. سپس یک روش مدلسازی با هدف تطبیق نتایج طراحي نرم افزار با نتایج طراحي دستي پي و دال بتني براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان ارائه شود. دراین پروژه از نسخه 8.0.6 نرم افزار SAFE استفاده شد. بخش دوم این فصل مربوط به مشخصات پي مورد بررسي ميباشد. در بخش سوم نتایج طراحي پي و کنترل برش منگنه ای که براساس آیین نامه مبحث نهم مقررات ملي ساختمان انجام مي شود با طراحيهای انجام شده توسط نرم افزارSAFE مقایسه مي شود. سپس مناسب ترین آیین نامه ای که نتایج طراحياش نزدیک به نتایج طراحي دستي براساس مبحث نهم است پیشنهاد مي گردد. همچنین راهکارهایي در جهت بهبود مدلسازی و طراحي پي بیان مي شود که براساس آنها نتایج طراحي با نرم افزار مشابه با طراحي دستي گردد. 9-4- مشخصات پی مورد بررسی در این بخش پي سازه 1 طبقه فوالدی مطرح شده در فاز اول تحلیل و طراحي مي شود. پي این سازه به صورت گسترده به ضخامت 71 سانتي متر در نظر گرفته شده است. هندسه پي در شکل 1 نشان داده شده است. پوشش میلگرد باال و پایین پي برابر با 7 سانتي متر در نظر گرفته شده است. با توجه به ضخامت قابل توجه پي از نظریه ورق های ضخیم در تحلیل سازه استفاده مي شود. در این نظریه از تغییرشکل برشي در محاسبات صرفنظر نمي شود. 111

و 1 ضریب بستر خاك برابر با بارهای بهره برداری )بدون ضریب( شکل 4-9 - هندسه پی مورد بررسی و تنش مجاز خاك محاسبه مي شوند. براساس بند در نظر گرفته شده است. 1-3-17-9 ابعاد پي براساس مساحت کف پي براساس نیروهای نظیر بحراني ترین ترکیب عامل های بدون ضریب که از پي به خاك منتقل مي شود و با توجه به تنش مجاز خاك که براساس مطالعات مکانیک خاك به دست مي آیند تعیین مي شود. 1-3-17 طبق بند 2-3-17-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان ترکیبات بارگذاری عامل ها که در بند 9- مورد نظر مي باشند تمامي ترکیبات عنوان شده در بند 2-11-11-9 هستند که در آنها ضرایب جزیي ایمني بارها باید برابر با یک منظور شود. همچنین براساس بند 3-3-17-9 در مواردی که زلزله یکي از عامل های ترکیب بار باشند تنش مجاز خاك را مي توان حداکثر تا 33 درصد افزایش داد] بارگذاری کنترل فشار خاك زیر پي به صورت زیر مي باشد. 3[. ترکیبات فشار ایجاد شده تحت ترکیبات فوق باید از تنش مجاز خاك کمتر باشد. محاسبه ارتفاع )ضخامت( پي همیشه براساس برش صورت مي گیرد. اختیار مي شود که برای تحمل برش نیاز به آرماتور برشي نداشته باشد. معموال ضخامت پي طوری 2-4- کلیات طراحی پی توسط نرم افزار SAFE برنامه SAFE دال ها و پي ها را براساس نوارهای طراحي طرح مي کند. این نوارها مشابه نوارهای طراحي مطرح شده در آیین نامه ACI مي باشند. تعریف نوارهای طراحي دلخواه مي باشد. قانون کلي و مشخصي برای تعریف هااین نوارها وجود ندارد اما مي توان از توصیه های آیین نامه در این مورد استفاده 111

ب- و 1 نمود. نوارهای طراحي محدوده میلگرد گذاری یکنواخت را نشان مي دهد. این نوارها مفهوم سازه ای ندارند و SAFE در محدوده نوارهای طراحي دیاگرام لنگر و برش را صرفا جهت طراحي معرفي مي شوند. برنامه ترسیم مي کند. در واقع نوارهای طراحي جهت تبدیل خروجي تنش ایجاد شده در المان های پوسته ای به لنگر قابل استفاده در طراحي به کار مي رود. قابلیت طراحي پي براساس نیروها و لنگرهای ایجاد شده در هر نوار طراحي وجود دارد. امکان انجام عملیات طراحي بدون وجود نوار طراحي وجود ندارد. عرض نوارهای طراحي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان و ACI به صورت زیر تعیین مي شود. 1/21 هر کدام کوچکتر است مي 1/21 و یا نوار ستوني در هر سمت محور ستون ها برابر با باشد. نوار میاني نواری از سیستم دال است که در حد فاصل دو نوار ستوني قرار مي گیرد. 9-2-4- کنترل برش منگنه ای توسط نرم افزار SAFE ساختمان و مبحث نهم مقررات ملی براساس بند 1-1-1-17-9 مقطع بحراني برای محاسبات برش دو طرفه پي هایي که زیر صفحه فلزی کف ستون قرار دارند به فاصله از وسط فاصله برستون تا لبه صفحه فوالدی کف ستون ها مي باشد. همچنین برای پي هایي که زیر ستون بتني قرار دارند مقطع بحراني به فاصله از بر عناصر مزبور مي باشد. بررسي مدل نرم افزاری SAFE نشان مي دهدکه نرم افزارSAFE در پي ها و دال ها مقطع بحراني را براساس بعد کنترل برش منگنه ای تشکیل مي دهد. بعد کنترل برش منگنه ای قبل از تحلیل مدل برای نرم افزار براساس بند 1-1-1-17-9 تعریف مي شود] 1 و 1 [. به عنوان مثال در سازه مورد بررسي ابعاد ستون طبقه همکف 31X31 و ابعاد کف ستون 11X11 مي باشد. براساس بند 1-1-1-17-9 با توجه به اینکه برش دو طرفه به فاصله از وسط فاصله برستون تا لبه صفحه فوالدی کف ستون کنترل مي شود بعد کنترل برش منگنه ای ستون ها 11 X11 مي باشد. برای معرفي بعد کنترل برش منگنه ای همه ستون ها را انتخاب مي کنیم. سپس با استفاده از دستور یکي از حاالت بار را از کشوی بار انتخاب مي کنیم و در ناحیه بعد کنترل برش منگنه ای را وارد مي کنیم. 112

شکل 4-2 -معرفی بعد کنترل برش منگنه ای. در این قسمت برش پانچ برای یکي از ستون های میاني کنترل مي شود. محیط سطحي که برش پانچ در آن بررسي مي گردد برابر است با در رابطه فوق ارتفاع موثر مقطع رابطه ی کنترلي برش پانچ عبارت است از و بعد کنترل برش پانچ است. در حالتي که طراحي براساس آیین نامه ACI انجام شود مقاومت برشي اسمي در حالت برش دوطرفه وقتي از آرماتور برشي استفاده نشده باشد برابر است با حداکثر بار ایجاد شده تحت ترکیب بارهای ضریبدار در ستون مورد بررسي برابر ب باشد لذا مقدار نیروی برشي ایجاد شده در مقطع بحراني برابر با. ا مي در این رابطه برش پانچ مي باشد. بار ضریبدار ستون مي باشد. بررسي فوق نشان میدهد که مقطع مورد بررسي جوابگوی 2-2-4- طراحی خمشی پی براساس بند 2-3-1-17-9 مقطع بحراني برای تعیین حداکثر لنگرخمشي در پي ها در مجاورت ستون برای پي هایي که زیر صفحه فلزی کف ستون قرار دارند در وسط فاصله برستون تا لبه صفحه فوالدی کف ستون مي باشد. 113

ρ جدول 4-9 -طراحی نوار CSX4 اطراف ستون B4 مساحت میلگردهای طولی 24/13 سانتی مترمربع 98/5 23/9 21/98 25/17 24/13 طراحي براساس 91 CSA نوع طراحی طراحي دستي براساس مقررات ملي ساختمان طراحي براساسACI11 و ترکیب بار ACI طراحي براساس ACI و ترکیب بار ایران طراحي براساس 91 CSA و ترکیب بار CSA طراحي براساس 91 CSA و ترکیب بار ایران و ترکیب بار ایران و در نظرگرفتن مقدار 1/11 برای ضریب ایمني مقاومت بتن بررسي مقادیر جدول 1-1 نشان مي دهد طراحي نرم افزار براساس آیین نامه CSA 91 و با در نظرگرفتن ترکیب بار ایران و مقدار 1/11 برای ضریب ایمني مقاومت بتن با طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي ساختمان یکسان خواهد بود. شکل 1-3- ضریب ایمني مقاومت بتن و فوالد 111

3-2-4- بازشو ها در دال ها طبق بند 1-17-12-9 مبحث نهم مقررات ملي ساختمان در مواردی که در یک دال بازشویي کمتر از ده برابر ضخامت دال از سطح اثر بار متمرکز یا سطح تکیه گاه محدود و یا در مواردی که بازشویي در نوار ستوني دال تختي واقع شود مقاطع بحراني که برای کنترل برش در بندهای 1-2-17-12-9 -ب و 12-9- 7-2-17 تعریف شده اند مطابق بندهای 2-1-17-12-9 و 3-1-17-12-9 اصالح مي شوند] 1 [. بازشو ممکن است در محلي واقع شود که قسمتي از محیط مقطع بحراني برش دو طرفه را قطع کند و یا به دلیل نزدیکي به محیط مقطع بحراني قسمتي از آن را بي تاثیر کند. برای مثال در دال های بدون کالهک برشي آن قسمت از محیط مقطع بحراني که توسط خطوط مستقیمي که از مرکز ستون یا بار متمرکز به بیروني ترین نقاط بازشو مماس مي شوند قطع مي گردد غیر موثر حساب شده و در محیط مقطع بحراني برش در نظر گرفته نمي شود. اگر بازشو یک ضلع کامل از مقطع بحراني برش را قطع کرده باشد آن ضلع از مقطع بحراني مانند یک لبه ی آزاد محسوب شده و در محیط مقطع بحراني برش منظور نمي گردد] 1 [. همچنین توجه داشته باشید که نرم افزار SAFE ابتدا مدل را بررسي مي کند و در صورتیکه در فضای بین بر ستون و محیط بحراني برش دو طرفه دال مورد نظر مشخصات یکساني نداشته باشد برش دو طرفه محاسبه نمي شود. برای نمونه در حالتي که ستون ها با تیر به هم متصل گردند به علت وجود تیر در فضای مذکور برش دو طرفه محاسبه نمي شود و عبارت N/C نمایان مي شود. بررسي مدل دال تخت در نرم افزار SAFE نشان مي دهد این نرم افزار در حالتي که بازشو شرایط بند 9-1 17-12- را داشته باشد محیط مقطع بحراني برش دو طرفه را همانند حالتي که هیچ گونه بازشویي وجود ندارد محاسبه کرده و از بخش غیر موثر صرفنظر نمي کند. 111

3-4- نتیجه گیری 1- محیط مقطع بحراني تشکیل شده توسط نرم افزار برای محاسبات برش دو طرفه با تعریف مقطع بحراني ارائه شده در مبحث نهم مقررات ملي ساختمان و آیین نامه ACI و CSA هم خواني دارد. بررسي مدل نرم افزاری SAFE نشان مي دهد که نرم افزارSAFE در پي ها و دال ها مقطع بحراني را براساس بعد کنترل برش منگنه ای تشکیل مي دهد. بعد کنترل برش منگنه ای قبل از تحلیل مدل برای براساس ضوابط مبحث نهم مقررات ملي و یا آیین نامه های ACI و CSA تعریف مي شود. مقدار نرم افزار 2- نتیجه طراحي پي و دال تخت نرم افزار براساس آیین نامه CSA 91 و با در نظرگرفتن ترکیب بار ایران و 1/11 ساختمان یکي خواهد بود. -3 برای ضریب ایمني مقاومت بتن با نتیجه طراحي دستي براساس مبحث نهم مقررات ملي در مواردی که در یک دال بازشویي کمتر از ده برابر ضخامت دال از سطح اثر بار متمرکز یا سطح تکیه گاه محدود و یا در مواردی که بازشویي در نوار ستوني دال تختي واقع شود مقاطع بحراني باید اصالح شوند. بررسي ها نشان مي دهد که نرم افزار SAFE قادر به انجام این کار نیست و اصالح مقطع بحراني انجام نمي شود لذا نمي توان در مواردی که در دال بازشو وجود دارد به محاسبات برش دو طرفه اعتماد نمود و الزم است کنترل های الزم انجام شود. 4-4- مراجع ]1[- مبحث نهم مقررات ملي ساختمان: طرح و اجرای ساختمان های بتني تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1311. ]2[- آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله استاندارد 2111-11 کمیته دائمي بازنگری آیین نامه طراحي ساختمان ها در برابر زلزله ویرایش 3 تهران مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن 1311. ] 3 [-مبحث ششم مقررات ملي ساختمان: بارهای وارد بر ساختمان تهیه کننده دفتر تدوین و ترویج مقررات ملي ساختمان ]وزارت مسکن و شهرسازی معاونت امور مسکن و ساختمان[ تهران نشر توسعه ایران 1311. ] 1 [-سازه های بتن آرمه جلداول و دوم دکتر داود مستوفي نژاد اصفهان انتشارات ارکان دانش 1319. ] 1 [-آنالیز و طراحي سازه های بتن آرمه دکتر امیر مسعود کي نیا اصفهان نشر جهاد دانشگاهي صنعتي اصفهان 1311. [6] CSI (1999). SAFE Technical Note 1, How SAFE Calculate Punching Shear for the ACI 318-95 Code Computers and Structures, Inc. University Avenue, Berkeley, California. 111

پنجم فصل تحلیل استاتیکی غیرخطی ساختمان های فوالدی و بتنی و ETABS توسط نرم افزارهایSAP براساس نشریه 361 و FEMA 117

فهرست واژه ها شتاب مبنای طرح سطح مقطع ستون بتني ضریب بازتاب ساختمان عرض جان تیر بتني کرانه ی پایین مقاومت بادبندها تحت اثرنیروی فشاری ضریب اصالح برای ارتباط تغییرمکان طیفي سیستم یک درجه آزادی به تغییرمکان بام سیستم چند درجه آزادی ضریب تصحیح برای اعمال تغییرمکان های غیرارتجاعي سیستم ضریبي است که اثرات کاهش سختي و مقاومت اعضای سازه ای را بر تغییرمکان ها به دلیل رفتار غیرارتجاعي آن ها وارد مي کند ضریب اعمال اثرات ارتفاع تیر تنش فشاری بتن نیروی جانبي وارد بر طبقه ی ام تنش حد تسلیم مورد انتظار مصالح ارتفاع طبقه ی لنگر اینرسي سختي جانبي موثر سختي جانبي ارتجاعي مقاومت خمشي مورد انتظار طول تیر ارتفاع ستون با رفتار غیرخطي مصالح بر تغییرمکان ها ام از تراز پایه طبق استاندارد 2111 ایران نیروی محوری عضو در تغییرمکان هدف در تحلیل استاتیکي غیرخطي مقاومت تعمیم یافته ی مورد انتظار بار مرده بار زنده نسبت مقاومت ارتجاعي مورد نیاز به مقاومت تسلیم شتاب طیفي به ازای زمان تناوب اصلي موثر مقاومت مورد انتظار بادبند تحت اثر نیروی کششي زمان تناوب اصلي موثر ساختمان زمان تناوب اصلي ساختمان زمان تناوب مشترك بین دو ناحیه شتاب ثابت و سرعت ثابت در طیف بازتاب طرح برش تسلیم مقاومت برشي مورد انتظار وزن طبقه ی ام اساس مقطع خمیری چرخش حد تسلیم تغییرمکان هدف سازه درصد میلگرد کششي غیر پیش تنیده درصد میلگرد فشاری غیر پیش تنیده درصد میلگرد نظیر تعادل کرنش مقطع تنش فشاری بتن نسبت نیرو به ظرفیت برای هر تالش تغییر شکل محوری در بار کمانشي مورد انتظار تغییرشکل محوری در بارنظیرکششي حد تسلیم 111

و 1 و 1 5- مقدمه تحلیل استاتیکي غیرخطي روشي بسیار مفید جهت ارزیابي عملکرد ساختمانهای موجود و جدید ميباشد. این تحلیل اطالعات مفیدی از تقاضای لرزهای سازه و مولفههای آن تحت اثر زلزله طرح ميدهد. بنابراین تحلیل استاتیکي غیرخطي بارافزون نسبت به تحلیل استاتیکي اطالعات مناسبتری ارائه ميکند. در این بخش برای تعیین نیازهای لرزهای قابهای بتني و فوالدی مورد نظر از روش تحلیل استاتیکي غیرخطي بار افزون براساس دستورالعمل بهسازی لرزه ای ساختمان های موجود )نشریه 311( و 356 FEMA توسط نرم افزارSAP2000 ETABS, استفاده شده است 9-5- تحلیل استاتیکی غیرخطی در این روش ابتدا بار ثقلي بر سازه اعمال مي شود سپس بار جانبي ناشي از زلزله استاتیکي و به تدریج به صورت فزاینده به سازه اعمال مي شود تا آنجا که تغییرمکان در یک نقطه ی خاص )نقطه ی کنترل( تحت اثر بار جانبي به مقدار مشخصي )تغییرمکان هدف( مطابق رابطه ی 11-3 نشریه 311 و 11-3 FEMA 356 برسد و یا سازه فروبریزد. تغییرشکل ها و نیروهای داخلي حاصل از تحلیل استاتیکي غیرخطي باید با معیارهای پذیرش مطابق بند 2-1-3 دستورالعمل بهسازی لرزه ای )نشریه 311( مورد بررسي قرار 3[. گیرد] 9-9-5- محاسبه تغییرمکان هدف.]3 تغییرمکان هدف برای سازه با دیافراگم های صلب با در نظرگرفتن رفتار غیرخطي سازه برآورد مي شود. به عنوان یک روش تقریبي مي توان تغییرمکان هدف را با استفاده از روش ضرایب تغییرمکان رابطه 11-3 نشریه 311 محاسبه نمود] 1 [. ضوابط مربوط به تعیین تغییرمکان هدف با استفاده از روش ضرایب تغییرمکان بخش 2-3-3-3-3 FEMA 356 مشابه ضوابط مربوط به تعیین تغییرمکان هدف بخش 3-3-3-1-2 نشریه 311 است] 11-3( نشریه 11-3,311 )FEMA 356 9-9-9-5- محاسبه زمان تناوب موثر در این رابطه زمان تناوب اصلي موثر ساختمان مطابق رابطه ی 13-3 نشریه 311 و 11-3 FEMA 356 برای امتداد مورد نظر است. زمان تناوب اصلي موثر در امتداد مورد بررسي براساس مدل رفتار دو خطي برابر است با 119

13-3( نشریه 311 و 11-3 )FEMA 356 که در آن زمان تناوب اصلي ساختمان با فرض رفتار خطي است و سختي جانبي ارتجاعي مطابق شکل )1-3( نشریه 311 مي باشد. براساس بند 2-1-1-3-3 نشریه 311 زمان تناوب اصلي نوسان سازه با استفاده از روشهای تجربي ساده که مبتني بر اندازه گیری های انجام شده در ساختمان های موجود مي باشد محاسبه مي شود. در روش تجربي زمان تناوب اصلي نوسان بر حسب ثانیه برای ساختمان با سیستم سازه ای مختلف از رابطه ی زیر محاسبه مي شود. 1-3( نشریه )311 در این رابطه ارتفاع ساختمان بر حسب متر و به شرح زیر انتخاب مي شود. ضریبي است که بر حسب نوع سیستم سازه ای ساختمان مقایسه ضوابط بند 3562-2-1-3-3 FEMA و 1-1-3-3 نشریه 311 نشان مي دهد ضرایب مربوط به محاسبه زمان تناوب تجربي FEMA 356 و نشریه 311 متفاوت اند. همچنین شتاب طیفي محاسبه شده براساس نشریه 311 و FEMA 356 نیز با هم متفاوتند زیرا ضریب بازتاب در نشریه 311 براساس طیف طرح 2111 محاسبه مي شود] 2 [ که با طیف طرح مورد استفاده در FEMA 356 متفاوت است. به جز دو مورد در هر دو دستورالعمل فوق ضوابط تعیین سایر ضرایب مورد استفاده در تغییرمکان هدف نظیر الزم و برش تسلیم به یک شکل است. براساس بند 1-1-3-3-3 نشریه 311 به منظور محاسبه سختي جانبي موثر است رفتار غیرخطي سازه که ارتباط بین برش پایه و تغییرمکان نقطه ی کنترل را مشخص مي نماید با یک باید چنان مدل رفتاری دو خطي ساده جایگزین شود. برای ساده سازی مدل رفتار غیرخطي نقطه ی انتخاب شود که سطح زیر مدل رفتار دو خطي برابر سطح زیر منحني رفتار غیرخطي باشد و همچنین طول باشد. برابر پاره خط 121

شکل 5-9- منحنی ساده شده نیرو تغییرمکان شکل 9-3 نشریه 361 برای نمونه زمان تناوب اصلي موثر سازه 1 طبقه بتني با سیستم قاب خمشي متوسط در دو جهت به صورت زیر محاسبه مي شود. گام اول محاسبه زمان تناوب اصلي سازه با فرض رفتار خطي و براساس روابط تجربي نشریه.311 در ابتدای محاسبات تغییرمکان هدف مشخص نیست. از این رو الزم است سازه مورد نظر تحت بارجانبي تا یک تغییرمکان دلخواه تحلیل نقطه ی کنترل به دست آید. شود تا چگونگي تغییرات برش پایه بر حسب تغییرمکان گام دوم دوخطي نمودن منحني برش پایه- تغییرمکان براساس شکل 1-3 نشریه 311 مي باشد. پس از دو خطي نمودن منحني برش پایه تغییرمکان مي توان سختي جانبي موثر سازه را محاسبه نمود. سپس با استفاده از رابطه 13-3 زمان تناوب اصلي موثر سازه محاسبه مي شود. 2-9-9-5- محاسبه ضریب ضریب اصالح برای ارتباط تغییرمکان طیفي سیستم یک درجه آزادی به تغییرمکان بام سیستم چند درجه آزادی که براساس جدول 2-3 نشریه 311 و جدول 2-3 FEMA 356 تعیین مي گردد. 121

جدول -5-9 مقدار ضریب جدول 2-3 نشریه 361 جدول 2-3 FEMA 356 براساس جدول فوق ساختمان 1 طبقه مورد بررسي )با توجه به اینکه ساختمان مورد نظر برشي نیست شرط کوچک بودن تغییرمکان نسبي تمام طبقات از طبقه زیرینشان برقرار نیست( در دسته سایر ساختمان ها با هر نوع توزیع بار قرار مي گیرد لذا مقدار مي باشد. 3-9-9-5 -محاسبه ضریب ضریب تصحیح برای اعمال تغییرمکان های غیرارتجاعي سیستم است. 7-3( نشریه )311 در این رابطه زمان تناوب اصلي سازه است و زمان تناوب مشترك بین دو ناحیه شتاب ثابت و سرعت ثابت در طیف بازتاب طرح و مقدار آن براساس بند )1-3-2( استاندارد 2111 ایران به دست مي آید. در هر صورت مقدار نباید از 1 کمتر و از 1/1 بیشتر انتخاب شود. براساس بند )1-3-2( استاندارد 2111 ایران مقدار زمان تناوب مشترك بین دو ناحیه شتاب ثابت و سرعت ثابت در طیف بازتاب طرح برای زمین نوع سه برابر است با 1/7. از آنجا که مقدار مي باشد برابر است با 4-9-9-5 -محاسبه ضریب اثرات کاهش سختي و مقاومت اعضای سازه ای را بر تغییرمکان ها به دلیل رفتار غیرارتجاعي آن ها وارد مي کند و مقدار آن با استفاده از جدول 3-3 نشریه 311 و جدول 3-3 FEMA 356 تعیین مي شود. 122

جدول 5-2- مقادیر ضریب جدول 3-3 نشریه 361 و جدول 3-3 FEMA 356 در این جدول قاب های نوع یک شامل سیستم های سازه ای هستند که در آن ها بیش از 31 درصد بار جانبي توسط اعضایي حمل مي شود که هنگام زلزله کاهش سختي و مقاومت دارند نظیر قاب مهاربندی شده با محورهای متقارب قاب خمشي معمولي. سایر سیستم های سازه ای از نوع دوم محسوب مي شود. سیستم ساختمان مورد بررسي در این مطالعه قاب خمشي متوسط در نظر گرفته شده است از این رو سازه مورد بررسي قاب نوع دوم محسوب مي شود. سطح عملکرد مورد نظر بر اساس استاندارد 2111 ایمني جاني مي باشد لذا مقدار است. 5-9-9-5 -محاسبه ضریب برای اعمال اثرات با رفتار غیرخطي مصالح بر تغییرمکان ها بوده و از روابط 1-3 یا 9-3 نشریه 311 و یا طبق رابطه 17-3 FEMA 356 و بند 1-3-1-3-3 FEMAمحاسبه 356 مي شود. این ضریب برای سازههایي که پس از تسلیم دارای سختي مثبت هستند برابر یک و برای سازه هایي که پس از تسلیم دارای سختي منفي هستند از رابطه ی زیر محاسبه مي شود. در این رابطه نسبت مقاومت ارتجاعي مورد نیاز به مقاومت تسلیم مي باشد. مقدار لزومي ندارد بزرگ تر از مقادیر داده شده در بند 2-1-3-3 نشریه 311 در نظر گرفته شود. دز این تحقیق براساس منحني اولیه ی برش پایه-تغییرمکان سازه مورد بررسي پس از تسلیم دارای سختي مثبت است لذا مي باشد. 6-9-9-5- محاسبه شتاب طیفی شتاب طیفي به ازای زمان تناوب اصلي موثر است که براساس بخش 1-1 نشریه 311 تعیین مي شود. شتاب طیفي عبارت است از مقدار حاصل از طیف طرح ارتجاعي استاندارد تعریف شده در بند 1-2-1 در یک زمان تناوب مشخص و برای یک نسبت میرایي خاص. طیف طرح ارتجاعي استاندارد از حاصل ضرب مقدارهای طیف ضریب بازتاب ساختمان و شتاب مبنای طرح حاصل مي شود. در این 123

مطالعه طیف ضریب بازتاب برای زلزله سطح خطر یک مطابق استاندارد 2111 ایران برای میرایي 1 درصد تعیین مي شود. احتمال وقوع زلزله سطح خطر یک در 11 سال 11 درصد است و دوره ی بازگشت آن 171 سال است. طیف طرح مقدار شتاب طیفي برای سازه مورد بررسي برای پهنه با خطرنسبي زیاد برابر است با و ضریب بازتاب براساس محاسبات فوق تغییرمکان هدف سازه مورد بررسي برابر است با 2-9-5- ترکیب بارگذاری ثقلی و جانبی براساس ضوابط مربوط به ترکیب بارگذاری ثقلي و جانبي نشریه 311 و FEMA 356 حد باال و پایین اثرات بار ثقلي از روابط زیر محاسبه شود. همچنین روش توزیع بار جانبي در ارتفاع نشریه 311 بند 3-1-3-3-3 مشابه روش توصیف شده در بند 3- FEMA 356 3-2-3-3 مي باشد. در روش استاتیکي غیرخطي الزم است ابتدا بار ثقلي بر سازه اعمال شود سپس بار جانبي ناشي از زلزله استاتیکي و به توزیع بار ثقلي تدریج به صورت فزاینده به سازه اعمال گردد. استفاده مي شود. در این مطالعه برای نمونه از براساس بند 3-1-3-3-3- توزیع بارجانبي بر مدل سازه طوری در نظر گرفته مي شود که تا حد امکان شبیه به آنچه هنگام زلزله رخ مي دهد باشد و حالت های بحراني تغییرشکل و نیروهای داخلي را در اعضا ایجاد نماید. به همین جهت باید حداقل دو نوع توزیع بار جانبي به شرح زیر بر روی سازه اعمال شود. در این مطالعه با توجه به اینکه زمان تناوب اصلي سازه کوچکتر از یک ثانیه است مي توان از توزیع متناسب با توزیع بار جانبي در روش استاتیکي خطي مطابق رابطه 11-3 نشریه 311 و یا 12-3 121

FEMA 356 استفاده نمود. در صورت انتخاب این توزیع توزیع نوع دوم باید از نوع یکنواخت انتخاب شود. در توزیع یکنواخت بار جانبي متناسب با وزن هر طبقه محاسبه مي شود. شکل 5-2- تعریف الگوی بار ثقلی در نرم افزار ETABS 121

شکل 5-3- تعریف الگوی بار ثقلی در نرم افزار SAP توزیع بار جانبي متناسب با توزیع بارجانبي در روش استاتیکي خطي FEMA 12-3 نشریه 311 و 11-3( )356 در این رابطه نیروی جانبي وارد بر طبقه ی ام وزن طبقه ی ام ارتفاع طبقه ی پایه طبق استاندارد 2111 ایران است. مقدار نیز از رابطه 11-3 نشریه 311 محاسبه مي گردد. ام از تراز 121

شکل 5-4- توزیع بار جانبی در جهت محور X متناسب با توزیع بارجانبی )رابطه 91-3 نشریه 361( در روش استاتیکی خطی. 127

شکل 5-5- بارجانبی متناسب با توزیع بارجانبی در روش استاتیکی خطی به تدریج و به صورت فزاینده و در ادامه بارگذاری ثقلی بر سازه اعمال می شود و تا زمانی ادامه می یابد که تغییرمکان نقطه کنترل سازه )مرکز جرم طبقه پنجم( به تغییرمکان هدف برسد)نرم افزار.)ETABS شکل 5-6- توزیع بارجانبی متناسب با توزیع بارجانبی در روش استاتیکی خطی انجام می شود)نرم افزارSAP (. 121

3-9-5 -تعریف مشخصات مفصل در این پروژه ساختمان بتني مورد نظر با سیستم قاب خمشي متوسط ابتدا توسط نرم افزار ETABS تحلیل و سپس طراحي مي گردد. پس از طراحي سازه موردنظر و مشخص شدن ابعاد مقاطع و میلگردهای طولي و عرضي مي توان سازه را از طریق تحلیل استاتیکي غیرخطي ارزیابي نمود. با توجه به تیپ بندی تیرها در طبقات مختلف و براساس میلگردهای طولي بکاررفته در اعضای بتني لنگر خمشي تسلیم مقاطع مختلف تعیین مي شود. 9-3-9-5- محاسبه لنگر تسلیم تیرهای بتنی برای نمونه ابعاد تیرهای طبقه سوم در راستای محور 11X11 X مي باشد. مساحت میلگردهای مورد نیاز برای لنگر خمشي مثبت 1 سانتي متر مربع و مساحت میلگردهای مورد نیاز برای لنگر خمشي منفي 12 سانتي متر مربع است. شکل 5-7- تیر بتنی طبقه سوم به منظور محاسبه لنگر تسلیم مقطع تیر مورد بررسي در پنجره زیر مقطع مورد نظر و میلگردهای موردنیاز آن رسم مي شود. 129

شکل 5-8- تعریف مقطع مورد نظر در قسمت Section Designer سپس در قسمت Show Moment- Curvature Curve منحني لنگر انحنا مقطع موردنظر قابل مشاهده است. 131

شکل 5-1- لنگر تسلیم مقطع تیر مورد بررسی مقدار مشخص شده نشان دهنده لنگر تسلیم مقطع تیر مورد بررسي مي باشد)شکل 5-1. شکل 5-91- اختصاص مقدار لنگر تسلیم مقطع مورد بررسی در پنجره تعریف مشخصات مفصل حال مي توان مقدار لنگر تسلیم به دست آمده را در قسمت مشخص شده در شکل 1-11 مشخصات مفصل است وارد نمود. که مربوط به 131

2-3-9-5- پارامترهای مدلسازی و معیارهای پذیرش )مشخصات مفصل( مشخصات مفصل اعضای بتني براساس جدول 7-1 و 1-1 نشریه 311 و FEMA 356 )پارمترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در تحلیل استاتیکي غیرخطي برای اعضای سازه ی بتني( تعیین مي گردد. مشخصات ذکر شده در جدول 7-1 و 1-1 نشریه 311 مشابه روابط ذکرشده در جدول 7-1 و 1-1 FEMA 356 مي باشد. برای تعیین مشخصات مفصل ها با توجه به جداول مذکور پیش فرض هایي الزم است که پس از انجام تحلیل صحت آن ها کنترل مي شود. تعریف مشخصات مفصل تیرهای بتنی برای نمونه برای تعریف مفاصل پالستیک در تیرهای سازه بتني مورد بررسي فرضیات زیر در نظر گرفته مي شود. 1- تیر مورد نظر کنترل شونده توسط خمش است. 2- از لحاظ آرماتور عرضي فاقد شرایط مناسب مي باشد. و باشد. مي در این رابطه درصد میلگرد کششي غیر پیش تنیده و -3 درصد میلگرد فشاری غیر پیش تنیده مي باشد. درصد میلگرد نظیر تعادل کرنش مقطع و تنش فشاری بتن بر حسب مي باشد. پس از تحلیل استاتیکي غیرخطي سازه مورد نظر الزم است برقرار بودن فرضیات فوق در تغییرمکان هدف کنترل گردد. چنانچه در تغییرمکان هدف یکي از این فرضیات نقض شود مشخصات مفصل اصالح مي گردد. سپس با تحلیل مجدد سازه در تغییرمکان هدف برقراری فرضیات جدید اصالح شده بررسي مي شود. روند سعي و خطایي حل مساله تا زماني ادامه مي یابد که در تغییرمکان هدف سازه مورد بررسي فرضیات مورد نظر برقرار باشد. کنترل فرض اول: نسبت نیرو به ظرفیت برای هر تالش )نظیر نیروی محوری لنگر خمشي و نیروی برشي بدون لحاظ اثرات اندرکنشي( نامیده مي شود. در هر عضو اصلي بزرگترین این نسبت تالش بحراني را مشخص مي کند. فرض کنترل شونده توسط خمش بدین معني است که تالش بحراني در تیر مورد بررسي خمش مي باشد. بنابراین الزم است در تغییرمکان هدف نسبت نیرو به ظرفیت برای هر تالش کنترل و بزرگتر بودن نسبت نیرو به ظرفیت لنگر خمشي بررسي گردد. مراحل تعریف مفصل بتني به صورت زیر مي باشد. 132

شکل 5-99- گام اول تعریف مفصل تیر از نوع خمشی. جدول 5-3- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای ر شو های غیرخطی- تیر بتن مسلح)جدول 7-6 نشریه 361( 133

شکل 5-92- منحنی نیرو تغییرشکل تعمیم یافته اجزا مقادیر c b a جدول 5-3 در این شکل نشان داده شده است. شکل 5-93- گام دوم اختصاص مشخصات مفصل براساس جدول 7-6 نشریه 361 مشخصات مفصل با توجه به فرضیات انجام شده از جدول 7-1 نشریه 311 انتخاب مي شود و مطابق شکل 1-13 در نرم افزار وارد مي گردد. تعریف مشخصات مفصل ستونهای بتنی برای نمونه برای تعریف مفاصل پالستیک در ستون های سازه بتني مورد بررسي فرضیات زیر در نظر گرفته مي شود. 1 -ستون مورد نظر از نوع کنترل شونده توسط خمش در نظر گرفته مي شود. 2- از لحاظ آرماتور عرضي -3 و فاقد شرایط مناسب در نظرگرفته مي شود. مي باشد. در این رابطه نیروی محوری طراحي ستون واقع در باالی گره اتصال و سطح مقطع ستون بتني و تنش فشاری بتن بر حسب مي باشد. 131

برای ستون ها نیز الزم است پس از تحلیل استاتیکي غیرخطي سازه مورد نظر فرضیات فوق در تغییرمکان هدف کنترل گردد. چنانچه در تغییرمکان هدف یکي از این فرضیات نقض شود مشخصات مفصل اصالح مي گردد. سپس با تحلیل مجدد سازه در تغییرمکان هدف برقراری فرضیات جدید بررسي مي شود. روند سعي و خطایي حل مساله تا زماني برقرار باشد. کند. ادامه مي یابد که در تغییرمکان هدف سازه مورد بررسي فرضیات مورد نظر در ستون ها با افزایش تدریجي بار جانبي وارد بر سازه مقدار نیروی محوری ستون ها درهر گام افزایش مي یابد و با توجه به اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشي مقدار لنگر تسلیم مقطع مورد بررسي تغییر مي لذا نمي توان همانند تیرها لنگر مشخصي را به عنوان لنگر تسلیم ستون در قسمت مشخصات مفصل وارد نمود )شکل 1-11 (. به همین منظور برای ستون ها از منحني اندرکنش آیین نامه ACI استفاده مي شود )شکل 1-11( و نرم افزار در حین تحلیل در هرگام با توجه به مقدار نیروی محوری ایجاد شده در ستون و با استفاده از منحني اندرکنش آیین نامه ACI )شکل 1-11( مقدار لنگر تسلیم در هر گام را تعیین مي کند. تعریف مشخصات مفصل ستون ها براساس گام های زیر صورت مي گیرد. جدول 5-4- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش برای روش های غیرخطی- ستون بتن مسلح)جدول 8-6 نشریه )361 131

شکل 5-94- گام اول انتخاب اندرکنشی نیروی محوری و خمشی شکل 5-95- گام دوم وارد نمودن مشخصات مفصل اندرکنشی نیروی محوری و خمشی در نرم افزار ETABS براساس جدول 8-6 نشریه 361 131

شکل 5-96- گام سوم انتخاب منحنی اندرکنش آیین نامه ACI در نرم افزار ETABS معرفي مفصل ستون ها در نرم افزار SAP نیز مشابه نرم افزار ETABS است. البته در نرم افزار SAP مي توان برای ستون مورد نظر بارهای محوری متفاوتي در نظر گرفت )شکل 1-11( و برای هر بار محوری مشخصات مفصل متناظرش را وارد نمود. در این حالت مشخصات مفصل ستون ها دقیق تر معرفي مي شود. و و برای نمونه برای نیروهای محوری مختلف براساس جدول 1-1 نشریه 311 و از طریق درونیابي مقادیر مشخصات مفصل تعیین مي شود)شکل 1-19 1-21 و 1-21(. شکل 5-97- گام اول انتخاب مفصل اندرکنشی نیروی محوری- لنگرخمشی برای ستون 137

شکل 5-98- گام دوم وارد کردن مشخصات مفصل ستون ستون های مستطیلی مورد بررسی نسبت به دو محور X Y, متقارن اند. انتخاب سه نیروی محوری مختلف برای معرفی مشخصات مفصل ستون ها. شکل 5-91- گام سوم در نظرگرفتن بارهای محوری متفاوت در تعریف مشخصات مفصل ستون. 131

جدول 5-5 - گام چهارم انتخاب مشخصات مفصل ستون برای حالتی که براساس جدول 8-6 نشریه 361 شکل 5-21- گام چهارم تعریف مشخصات مفصل ستون برای حالتی که Modify/show Moment Rotation Curve Data در قسمت 139

جدول 5-6 گام پنجم انتخاب مشخصات مفصل ستون برای حالتی که براساس جدول 8-6 نشریه 361 Modify/show شکل 5-29- گام پنجم تعریف مشخصات مفصل ستون برای حالتی که در قسمت Moment Rotation Curve Data 111

شکل 5-22- گام ششم انتخاب منحنی اندرکنش آیین نامه ACI در نرم افزار SAP تعریف مشخصات مفصل مهاربندهای فوالدی با توجه به جدول 1-1 نشریه 311 و جدول 7-1 FEMA 356 مشخصات مفصل بادبندها براساس مشخصات مقطع بادبندها انتخاب مي شود. برای نمونه سازه ی 1 طبقه فوالدی را در نظر بگیرید که سیستم سازه ای آن در جهت محور X ها سیستم مهاربندی همگرا است. مهاربندهای طبقه سوم آن متشکل از زوج ناوداني 111 میلي متر با فاصله 1 سانتي متر از هم مي باشد. مشخصات مقطع مرکب و نیروی تسلیم کششي و فشاری مهاربند موردنظر عبارت است از 111

تغییر شکل محوری در بار کمانشي مورد انتظار و مي باشد. همچنین تحت اثر نیروی کششي مي باشد. کرانه ی پایین مقاومت بادبندها تحت اثرنیروی فشاری و تغییرشکل محوری در بارنظیرکششي حد تسلیم جدول 5-7- تعریف مشخصات مهاربندهای همگرا براساس جدول 4-5 نشریه 361 مقاومت مورد انتظار بادبند در مهاریندهای همگرا در صورتي که مفصل بادبندها وسط طول کل تعریف شود مفصل های دو مهاربند همگرا برهم منطبق مي شود. برای جلوگیری از این مشکل مي توان مفصل بادبندها را در محل 1/1 طول کل بادبند تعریف نمود. با توجه به اینکه طول تغییرشکل خمیری مفصل مهاربند فشاری در مقایسه با طول تغییرشکل خمیری بسیار کوچک است لذا برای جلوگیری از مشکالت عددی و همگرا شدن تحلیل غیرخطي مي توان از این طول کوچک صرفنظر نمود)شکل 1-21 (. همچنین الزم است نیرو و تغییرشکل تسلیم مهاربند در قسمت مشخصات مفصل وارد گردد تا تحلیل استاتیکي غیرخطي دقیق تر انجام شود )شکل 1-21(. 112

شکل 5-23- گام اول تعریف مفصل مهاربند از نوع محوری. شکل 5-24- گام دوم تعریف مشخصات مفصل با استفاده از جدول ) 5-7 ( تعریف نیرو و تغییرشکل تسلیم کششی و فشاری مهاربند و صرفنظر از طول تغییرشکل خمیری کوچک در قسمت مشخصات مفصل مهاربند فشاری 113

شکل 5-25 -مقایسه منحنی برش پایه تغییرمکان تعریف مشخصات مفصل تیر و ستون سازه فوالدی در تحلیل استاتیکي غیرخطي الزم است ممان و چرخش تسلیم تیرها و ستون ها تعریف شود تا تحلیل غیرخطي دقیق تر انجام گردد. ممان و چرخش تسلیم در نشریه 311 روابط 3-1 و 1-1 مشابه روابط 3-1 و 1-1 FEMA 356 مي باشد. تیرهای قاب های خمشي فوالدی عموما کنترل شونده توسط تغییرشکل خمشي هستند. مشخصات مفصل تیرهای مورد بررسي طبق جدول 3-1 نشریه 311 و یاجدول 1-1 FEMA 356 و براساس کنترل شرایط فشردگي مقطع تعیین مي گردد. 111

برای نمونه براساس جدول 1-1 گام های زیر تعریف مي گردد. اگر فشردگي شرایط بند الف را داشت مفصل خمشي تیر براساس شکل 5-26- منحنی نیرو تغییرشکل تعمیم یافته اجزا مقادیر c b a جدول 5-8 در این شکل نشان داده شده است. جدول 5-8- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روش های غیرخطی اجزای سازه ی فوالدی شکل 5-27- گام اول تعریف مفصل خمشی تیر 111

شکل 5-28- گام دوم تعریف مفصل خمشی تیر شکل 5-21 -گام سوم در شکل فوق با استفاده از جدول 5-8 مشخصات مفصل خمشی تیر وارد می شود چرخش تسلیم و ممان خمشی تسلیم تیر براساس رابطه 9-5 3-5 نشریه 361 تعریف می گردد و در قسمت سوم معیارهای پذیرش براساس جدول وارد می شود. ستون های قاب های خمشي فوالدی نیز عموما کنترل شونده توسط تغییرشکل خمشي هستند. مشخصات مفصل ستون های تحت بررسي براساس محدوده بارهای محوری موجود در ستون ها و شرایط 111

فشردگي مقطع موردنظر تعیین مي گردد. در صورتي که نسبت ستون ها کنترل شونده توسط نیرو محسوب مي شوند. برای ستون های کنترل شونده توسط نیرو مفصل تعریف نمي شود. اما الزم است در تغییرمکان هدف برقراری ضوابط 11-1 و 11-1 نشریه 311 کنترل گردد. برای نمونه فرض مي شود که ستون مورد بررسي در تغییرمکان هدف شرایط بند ب جدول 1-9 برای را داشته باشد در این رابطه نسبت نیروی محوری موجود در تغییرمکان حالتي که هدف به حداقل مقاومت فشاری ستون مي باشد. بنابراین مشخصات مفصل ستون براین اساس تعریف مي گردد. پس از تحلیل استاتیکي غیرخطي سازه مورد نظر الزم است برقرار بودن فرض فوق در تغییرمکان هدف کنترل گردد. چنانچه در تغییرمکان هدف یکي از این فرضیات نقض شود مشخصات مفصل اصالح مي گردد. سپس با تحلیل مجدد سازه در تغییرمکان هدف برقراری فرضیات جدید اصالح شده بررسي مي شود. روند سعي و خطایي حل مساله تا زماني ادامه مي یابد که در تغییرمکان هدف سازه مورد بررسي فرضیات مورد نظر برقرار باشد. جدول 5-1- پارامترهای مدل سازی و معیارهای پذیرش در روش های غیرخطی اجزای سازه ی فوالدی براساس جدول 3-5 نشریه 361 روند تعریف مفصل اندرکنشي نیروی محوری- لنگر خمشي ستون به صورت زیر مي باشد. شکل 5-31: گام اول انتخاب مفصل اندرکنشی نیروی محوری- لنگرخمشی برای ستون در ETABS 117

شکل 5-39: گام دوم انتخاب مفصل اندرکنشی نیروی محوری- لنگرخمشی برای ستون در ETABS شکل 5-32 -گام سوم تعریف مفصل اندرکنشی نیروی محوری- لنگرخمشی برای ستون براساس جدول 5-1 و وارد نمودن معیارهای پذیرش 111

شکل 5-33- مرحله 4 تعریف سطح اندرکنش و واردکردن ممان تسلیم ستون براساس رابطه 4-5 و با استفاده از نیروی محوری ایجاد شده در ستون در تغییرمکان هدف. 119