image 1 image 1 image 1 image 1

محاسبات پروژه با CIS ETABS

آخرین تغییرات 1398/4/19 13:56:19 | تاریخ 1398/4/19 12:50:05 | دفعات خوانده شدن 26 | 0 نظرات

 

- محاسبات اولیه پروژه

در شروع کار مجهولاتی موردنیاز است که از طریق اطلاعات در دسترس و تصمیم گیری‌های مهندسی بایستی آنها را بدست آورد. در این قسمت به توضیح آن‌ها می پردازیم:

1-1- نقشه های فاز I ساختمان

این نقشه‌ها که شامل پلان‌ها، نماها و مقاطع می‌باشند هرکدام به صورت جداگانه اطلاعات بسیار مفیدی به محاسب می دهند. به اطلاعاتی که هر کدام از این نقشه ها در خود دارند به صورت جداگانه می پردازیم:

·           پلان طبقات

در پلان اصلی ساختمان نکات مهمی قرار دارد، از جمله:

1-       طول دیوارهای داخلی ساختمان

2-       طول دیوارهای خارجی ساختمان

3-       محل قرارگیری اتاق پله و آسانسور

4-       محل قرارگیری بازشوها

5-       کدهای ارتفاعی طبقات

·           نمای ساختمان

در نمای ساختمان نیز اطلاعات مهمی وجود دارد:

1-       محل قرارگیری نمای اصلی و مصالح نماسازی

2-       ابعاد و محل درب و پنجره

·           برش(مقطع) ساختمان

در رسم برش ساختمان اطلاعاتی به شرح زیر قرار دارد که برای محاسبه مهم است:

1-       ارتفاع جان پناه و خرپشته(اتاقک پله)

2-       جزئیات پله ها

·           پلان آکس بندی

پلان آکس بندی یکی از مهم ترین و با ارزش ترین پلان های مورد نیاز در محاسبات است. در این پلان محل قرارگیری آکس(مرکز) ستون ها مشخص شده است.

1-2- نوع کاربری ساختمان

نوع کاربری ساختمان، درجه اهمیت ساختمان را تعیین می کند. در پایین تعدادی از کاربری های پراستفاده به صورت مختصر تعریف شده اند.

1-كاربري مسكوني : شامل تراكم هاي مختلف مسكوني (كم ، متوسط ، زياد و بسيار زياد)

2- خدمات عمومی : شامل كشتارگاه ها و غيره مي باشد.

3- اداری دولتی : شامل موسسات ، ارتش ، وزارتخانه‌ها ، نهادها ، شهرداری‌ها‌ و...

4- تجاری :‌ شامل مغازه ، عمده فروشی ، خرده فروشی و ...

5- صنعتی : شامل کارخانجات ، کارگاه ها ، تعمیرگاه ها و ...

6- انبارداری : شامل انبار ، سردخانه ، بار انداز و ...

7- حمل و نقل : شامل ترمینال اتوبوس، ایستگاه‌های مترو ، پايانه ها ، فرودگاه ها ، راه‌آهن و ... مي باشد.

8-آموزشي : شامل مهد كودك ، كودكستان ، دبستان ، دبيرستان و دانشگاه مي باشد .

9-کاربری مختلط : عبارت از ترکیب چند عملکرد از کاربری‌های مختلف یک قطعه زمین (تجاری ، مسکونی ، اداری)

10- کاربری آموزشی: شامل فعالیت های کودکستان ،‌ دبستان ، دبیرستان و دانشگاه و ...

11- فرهنگي-مذهبي: شامل كتابخانه ، سينما ، تئاتر ، مسجد ، حسينيه ، گورستان و ...

12- بهداشتي درماني : شامل بيمارستان ، درمانگاه ، كلينيك و ...

13- پاركينگ : شامل پاركينگ هاي طبقاتي و پارکینگ های در سطح مي باشد.

14-خدمات شهري : شامل مراكز زباله ، آتش نشاني ، دفتر پست ، كلانتري ، نواحي شهرداري و ...

15- تجهيزات شهري : شامل آب ، برق ، گاز ، تلفن ، فاضلاب شهري و ساير تاسيسات زيربنايي شهري است.

1-3- محل اجرای ساختمان

محل قرارگیری ساختمان برای تعیین میزان لرزه خیزی وتعیین نوع خاک محل موثر است.

1-4- نوع اسکلت و سیستم سازه ای

1-4-1- مصالح اسکلت

معمول ترین اسکلت های ساختمانی در ایران از نظر مصالح، اسکلت بتن آرمه و اسکلت فلزی هستند که هر کدام از آنها دارای ایرادات و محاسنی هستند که در این قسمت به تعدادی از آنها به طور مختصر اشاره شده است.


 

الف) ساختمان های با اسکلت فلزی

·           محاسن اسکلت فلزی

·           سرعت اجرای بالا

·           مقاومت بالای مصالح؛ در نتیجه اشغال فضای کمتر و وزن کمتر

·           یکنواخت بودن خواص آن در تمام قسمت اسکلت

·           دقیق بودن خواص آن در محاسبات

·           شکل پذیری بالا

·           قابلیت تقویت پذیری

·           پِرت(هدر رفتگی) کم

·           معایب اسکلت فلزی

·           زنگ زدگی و پوسیدگی در برابر رطوبت

·           مقاومت کم در آتش سوزی های شدید

·           تمایل قطعات فشاری به کمانش

·           ضعف در اتصالات نامناسب از جمله جوش

ب) ساختمان های با اسکلت بتن آرمه

·           محاسن اسکلت بتن آرمه

·           هزینه کم

·           امکان ساخت مقاطع دلخواه با قالب بندی

·           مقاومت در برابر آتش سوزی های شدید

·           عدم نیاز به مراقبت زیاد

·           عدم نیاز به نیروی ماهر

·           وجود مصالح فراوان در طبیعت

·           معایب اسکلت بتن آرمه

·           وزن زیاد

·           سختی نگه داری بتن در قالب

·           قدرت انتقال صوت و حرارت

·           سرعت اجرای پایین

تصمیم گیری برای انتخاب اسکلت با توجه به شرایط پروژه انجام می شود. تمامی معایب و محاسن فوق، باید مرور شوند و سپس یک تصمیم صحیح، برای نوع اسکلت گرفته شود.

1-4-2- سیستم سازه ای

بعد از تصمیم گیری برای اسکلت سازه، باید سیستم سازه مشخص شود.

سیستم سازه: سیستمی است که وظیفه تحمل، هدرکردن و انتقال بارهای وارده به زمین را به عهده دارد.

سیستم سازه باید به نحوی باشد که:

1- جابجایی سازه را در حد مجاز نگه دارد.

2- هیچ مزاحمتی برای بازشوها ایجاد نکند.

3- ضوابطِ آیین نامه­ی 2800 رعایت شود.

4- امکانِ ساختِ آن در ساختگاهِ سازه وجود داشته باشد.

انواع سیستم سازه ای

سیستم های سازه ای مختلفی وجود دارد که اگر آنها را به صورت لیست در نظر بگیریم، پیشرفت تکنولوژی به مرور، تعدادی از آن ها را به علت ضعف زیاد از این لیست خارج، و تعدادی دیگر را وارد لیست می کند.

در این قسمت به صورت مختصر به تعدادی از سیستم های سازه ای می پردازیم:

1-     سیستم دیوارهای باربر

در این سیستم، بار وارده از طریق سقف ها به دیوار منتقل شده، سپس از طریق دیوار به زمین وارد می شود. در این سیستم ها بایستی دیوار پرمقاومت یا ضخیم بکار برده شود تا تحمل نیروهای وارده را داشته باشد. در قدیم از دیوارهای کم مقاومت و ضخیم استفاده می شد که این امر باعث سنگین شدن ساختمان و در نتیجه افزایش نیروی زلزله می شد. این سازه ها به ساختمان‌های با مصالح بنایی معروفند که مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان به طرح و اجرای این ساختمان‌ها می‌پردازد.

اما جدیداً انواع جدیدتری از این دیوار ها در حال اجرا می باشد. از جمله: دیوارهای بتن پاششی، دیوارهای قاب سبک فولادی، ICF و...

2-     سیستم قاب ساختمانی

طبق تعریف آیین نامه 2800: سیستمی است که در آن بارهای قائم به طور عمده توسط قاب‌های فضایی، بارهای جانبی کلاً توسط دیوارهای برشی و یا قاب های مهاربندی شده تحمل می‌شوند.

این سیستم ها اکثراً دارای اتصالات ساده(مفصلی) بوده و همانطور که از تعریف آئین نامه 2800 مشخص است در این سیستم ها تحمل نیروها تقسیم بندی می شوند؛ قاب ساختمانی(تیرها و ستون ها) به تحمل نیروهای قائم و مهاربندها یا دیوارها به تحمل نیروهای جانبی میپردازند.

·           انواع مهاربندها

1-مهاربند همگرای فولادی(CBF):

در این مهاربندها محور خنثیِ مهاربند، در یک نقطه با محور خنثی تیر و ستون تلاقی دارد. این مهاربندها را به اختصار CBF(Concentrically Braced Frames) می نامند. شکل‌های زیر انواع مهاربند همگرا را نشان می دهد.

شکل 1‑1

در میان مهاربندهای بالا از لحاظ سازه ای بهترین عملکرد را مهاربند ضربدری و قطری داشته در حالیکه بدترین عملکرد را مهاربند K به جهت ضربه به رکن اصلی ساختمان(ستون) دارد. نوع مهاربند، بر اساس نوع و اندازه­ی بازشوهای ساختمان طوری تعیین می شود که برای ایجاد آنها مزاحمت ایجاد ننماید.

نکته: مهاربندهای 7 و 8 را اصطلاحاً شِورُن(Chevron) می گویند.

2-مهاربند واگرای فولادی(EBF):

در این مهاربندها محور خنثیِ مهاربند، با محور خنثیِ تیر و ستون تلاقی ندارد و به جهت وجود یک لینک (تیر پیوند) می تواند با اشکال متفاوتی اجرا شود. این مهاربندها را به اختصار EBF(Eccentrically Braced Frames) یا ذوزنقه می نامند. در پایین تعدادی از این مهاربندها نمایش داده شده است:

شکل 1‑2

در شکل های بالا طول لینک(تیرِ پیوند) با e نمایش داده شده است.

3-مهاربند کمانش تاب(BRBF):

در آمریکا در سال 1999 اولین آزمایش سیستم BRB در دانشگاه برکلی انجام شد. تست های انجام شده عملکرد مطلوب سیستم BRB تحت بارگذاری های تاریخچه ای مختلف را نشان می داد و در نهایت از سال 2005 الزامات طراحی سیستم BRBF وارد آئین نامه های بین المللی از جمله AISC 341  گردیده و امروزه صدها پروژه با استفاده از این سیستم بصورت گسترده ای در نقاط مختلف دنیا اجرا می شوند. با توجه به اینکه در مهاربندها کمانش تهدیدکننده اصلی مهاربندها به شمار می آید، در این نوع مهاربندها از طریق قرارگرفتن در یک غلاف، احتمال کمانش مهاربندها کاهش می یابد. این مهاربندها اصطلاحاً BRBF(Buckling-Restrained Braced Frame) خوانده می شوند. در پایین شکل یک عضو مهاربند کمانش تاب نشان داده شده است.

شکل 1-3

 

نکته: این مهاربندها به اشکال مختلف(همگرا یا واگرا) نصب می شوند.

·           انواع دیوار برشی

1- دیوار برشی بتن آرمه(Concrete Shear Wall)

دیوار برشی بتن آرمه که توانایی نصب در انواع اسکلت فولادی و بتن آرمه را دارد توجه زیادی از طراحان را به خود جلب می نماید. این نوع دیوار دارای شکل پذیری نسبتاً مناسبی بوده اما وزن زیاد آن یکی از بزرگترین معایب را به این نوع دیوار نسبت داده است. لذا بایستی تلاش شود چینش این دیوارها در پلان حتی المقدور به صورت قرینه انجام شود. همچنین امکان احداث بازشو در این دیوارها وجود دارد اگرچه در این صورت میلگردگذاری و اجرای دیوار کمی سخت خواهد بود.

شکل 1‑4

2- دیوار برشی فولادی(SPSW)

دیوار برشی فولادی برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های فولادی در حدود 15 سال اخیر مورد توجه خاص مهندسان سازه قرار گرفته ‌است. ویژگی‌های  منحصر به ‌فرد آن باعث جلب ‌توجه بیشتر همگان شده است. از ویژگی‌های آن اقتصادی بودن، اجرای آسان، وزن کم نسبت به سیستم‌های مشابه، شکل‌پذیری زیاد، نصب سریع، جذب انرژی بالا و کاهش قابل‌ ملاحظه تنش پسماند در سازه را می‌توان نام برد. این نوع دیوار را SPSW(Steel Plate Shear Wall) نیز می نامند.

دیوار برشی فولادی با انواع حالات سوراخ­دار، ساده، سخت شده و بازشودار محاسبه و اجرا می شود.

 

3-     سیستم قاب خمشی

سیستم های قاب خمشی سیستم هایی هستند که قاب به تنهایی باید علاوه بر نیروهای قائم، نیروهای جانبی را نیز متحمل شود. در این سیستم ها، مهاربند یا دیوار برشی وجود ندارد و اتصالات به صورت صُلب(گیردار) اجرا می شوند.

4-     سیستم دوگانه یا ترکیبی

این سیستم ها ترکیبی از سیستم های قاب خمشی و مهاربند یا دیوار برشی می باشند. در این سیستم ها نیروهای قائم به وسیله قاب تحمل می شوند و در رابطه با نیروهای جانبی، قاب و مهاربند(یا دیوار برشی) به صورت مشترک وارد کار می شوند.

5-     سیستم کنسولی

در این نوع سیستم ها بارهای قائم توسط کل قاب، و بارهای جانبی فقط بوسیله ستون ها تحمل می شوند. به نحوی که ستون ها به صورت گیردار و تیرها به صورت مفصلی اجرا می شوند. این سیستم دارای شکل پذیری بسیار کم می باشد. استفاده از این سیستم در هر شرایطی توصیه نمی شود.

1-4-3- شکل پذیری

به قابلیت جذب و اتلاف انرژی، در محدوده ی رفتارهای غیر خطی، تحت اثر بارهای رفت و برگشتی زلزله، اصطلاحاً شکل پذیری می گویند.

پس طبیعتاً هرچه سازه، شکل پذیری بیشتری داشته باشد توانایی اتلاف انرژی بیشتری در هنگام زلزله خواهد داشت. قاب های ساختمانی از لحاظ شکل پذیری به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

الف) قاب های معمولی( با شکل پذیری کم)

ب) قاب های متوسط(با شکل پذیری متوسط)

ج) قاب های ویژه(با شکل پذیری زیاد)

1-5- بارهای وارد به ساختمان

ساختمان، تحت تاثیر بارهای مختلف قرار می گیرد که بایستی بر اساس این بارها، اسکلت طراحی شود. مبحث ششم مقررات ملی ساختمان به طور جامع به این بحث پرداخته است. با این حال به توضیح مختصری در این مورد می پردازیم.

1-5-1- بارهای مرده(Dead)

بارهای مرده عبارتند از وزن اجزای دائمی ساختمان ها مانند تیر و ستون ها، دیوارها، کف ها، بام، سقف، راه پله، نازک کاری، پوشش ها، تاسیسات و تجهیزات ثابت و دیگر بخش های سهیم در اجزاء سازه ای و معماری.

وزن تیر و ستون، مهاربند و دیواربرشی های موجود در سازه توسط نرم افزار محاسبه خواهد شد. اما وزن سایر اجزا بایستی از طریق ترسیم دتایل، محاسبه شود. طریقه محاسبه بدین گونه است که ابتدا یک مقطع از عضو مربوطه ترسیم شده، سپس مجموع حاصلضرب ضخامت مصالح در وزن مخصوص آنها بار مرده واحد سطح عضو را نشان می دهد. برای دیوارها، این عدد در ارتفاع دیوار ضرب شده و به صورت بار خطی در محل مورد نظر وارد می شود. برای کف ها، بام و سقف نیز این بار به صورت بار سطحی وارد می شود. در پایین تعدادی از مقاطع دیوار، کف و سقف و همچنین محاسبه بار مرده آنها آورده شده است.

·           بار مرده تیغه داخلی

شکل1‑5

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

1

کاشی

006/0

1700

2/10

2

ملات ماسه سیمان

01/0

2100

21

3

بلوک سیمانی سبک

1/0

750

75

4

گچ و خاک

01/0

1600

16

5

گچ سفید

005/0

1300

5/6

جرم کل دیوار

 7/128 کیلوگرم بر متر مربع

·           بار مرده دیوار پیرامونی بدون نما

شکل 1‑6

 

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

1

ملات ماسه سیمان

01/0

2100

21

2

بلوک سفالی 20

2/0

1300

260

3

ملات ماسه سیمان

01/0

2100

21

4

گچ و خاک

01/0

1600

16

5

گچ سفید

005/0

1300

5/6

جرم کل دیوار

 5/324 کیلوگرم بر متر مربع

·           بار مرده دیوار پیرامونی با نما

شکل 1‑7

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

1

سنگ نما

03/0

2800

84

2

ملات ماسه سیمان

01/0

2100

21

3

بلوک سفالی 20

2/0

1300

260

4

ملات ماسه سیمان

01/0

2100

21

5

گچ و خاک

01/0

1600

16

6

گچ سفید

005/0

1300

5/6

جرم کل دیوار

 5/408 کیلوگرم بر متر مربع


 

·           بار مرده کف طبقات از نوع تیرچه بلوک

شکل 1‑8

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

1

سرامیک

01/0

2100

21

2

ملات ماسه سیمان

02/0

2100

42

3

پوکه سیمان

05/0

1300

65

4

دال بتنی

05/0

2500

125

5

تیرچه بتنی(2عدد)

1/0´25/0´2

2500

125

6

بلوک یونولیتی

-

-

2

7

گچ و خاک

01/0

1600

16

8

گچ سفید

005/0

1300

5/6

جرم کل کف

5/402 کیلوگرم بر متر مربع

 

 

·           بار مرده سقف بام از نوع کامپوزیت

شکل 1‑9

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

1

موزاییک

03/0

2250

5/67

2

ملات ماسه سیمان

02/0

2100

42

3

ایزوگام

007/0

2200

4/15

4

گچ و خاک

01/0

1600

16

5

گچ سفید

005/0

1300

5/6

جرم کل کف

 4/147 کیلوگرم بر متر مربع

نکته: در سقف های کامپوزیت، وزن تیرها و دال بتنی توسط نرم افزار محاسبه می شود.

·           بار مرده راه پله

شکل 1‑10

ردیف

مصالح

ضخامت

(m)

جرم مخصوص

(kg/m3)

جرم کل

(kg/m2)

الف) در راستای مورب

1

گچ سفید

005/0

1300

5/6

2

گچ و خاک

01/0

1600

16

3

دال بتنی

1/0

2500

250

4

پوکه سیمان

05/0

1300

65

ب) در راستای افق

5

سنگ پیشانی

007/0

2500

5/17

6

سنگ کف

04/0

2800

112

7

ملات ماسه سیمان پرکننده

07/0

2100

147

بار مرده کل(کیلوگرم بر متر مربع)= وزن در راستای افق+( )

659

بار تجهیزات ثابت، تاسیسات و آسانسور نیز بسته به نوع و جرم وسیله محاسبه می گردد.

1-5-2- بارهای زنده(Live)

باري غير دائمي است كه در حين استفاده و يا بهره برداري از ساختمان و يا ساير سازه ها به آنها وارد شود و شامل بارهاي حين ساخت و يا بارهاي محيطي مانند بار باد، باربرف، بار باران، بار زلزله، بار سيل و يا بارهاي مرده نمي شود.

مقادیر بار زنده در جدول 6-5-1 مبحث ششم مقررات ملی به صورت دقیق تعیین شده اند.

در بخش کنترل ها به طور مفصل به انواع بار زنده موجود در ساختمان پرداخته خواهد شد.

1-5-3- بار برف(Snow)

بار برف بام با توجه به شیب و دمای بام، برف گیری، اهمیت سازه و بار برف زمین از طریق رابطه 6-7-1 مبحث ششم مقررات ملی تعیین می شود.

Pr= 0.7 Cs . Ct . Ce . Is . Pg

Is: ضریب اهمیت.(مطابق بخش 6-7-3 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان)

Ce: ضریب برف گیری. (مطابق بخش 6-7-4 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان)

Ct: ضریب شرایط دمایی. (مطابق بخش 6-7-5 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان)

Cs: ضریب شیب. (مطابق بخش 6-7-6 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان)

Pg: بار برف زمین. (مطابق بخش 6-7-1 مبحث ششم مقررات ملی ساختمان)

1-5-4- بار زلزله(Earthquake)

بار زلزله یکی از بارهای جانبی وارد به سازه می باشد. محاسبه، تحلیل و اعمال این بار به سازه بایستی بر اساس آیین نامه 2800 انجام شود. انواع روش تحلیل کلی سازه در شکل زیر نشان داده شده و برای هرکدام یک توضیح اجمالی بیان شده است.

 

بخشی از کتاب : تحلیل و طراحی با نرم افزار CIS ETABS

اثر: مهندس عقیل عسگری

منبع : http://www.nashrenazari.com

استفاده از مطلب با ذکر منبع بلامانع است


مقالات مرتبط
نظرات
نظری ثبت نشده
نظر دهید
نام و نام خانوادگی


آدرس ایمیل


نظر تذکر:کد HTML ترجمه نمی شود!

آنچه در عکس می بینید وارد کنید:

جستجو



امروز

1398/4/31



محصولی در سبد خرید شما نیست
آدرس ایمیل:

رمز عبور: