تحلیل‌ سازه‌های بتنی (جلسه سی و دوم) !

تاریخ به روزرسانی: ۱۴۰۰/۰۷/۲۶

حتما برای شما نیز پیش آمده است که به سفر بروید.

زمانیکه وسایل و اسباب و اثاثیه خود را در اتومبیل می‌گذارید، مطمئنا قصد سفر به یک مسیر مشخصی را دارید. وقتی در مسیر خود قرار می‌گیرید تابلوهای راهنمایی و رانندگی را مشاهده می‌کنید که به شما کمک می‌کنند به مقصد خود برسید.

مسیر طراحی سازه نیز مانند تمامی مسیرها یک مبدا و یک مقصدی دارد. همچنین در این مسیر تابلوهایی برای راهنمایی ما قرار داده شده است.

ما نیز با یکدیگر در مسیر طراحی سازه قرار گرفتیم و اکنون به تابلو تحلیل‌ سازه‌های بتنی رسیده‌ایم.

در جلسه ۳۲ از آموزش رایگان نرم‌افزار ایتبس در مورد انواع روش‌های تحلیل‌ سازه‌های بتنی، تفاوت بین این روش‌ها و مراجع به دست آوردن اطلاعات در مورد هر یک از روش‌ها صحبت خواهیم کرد.
همچنین در ادامه به شما خواهیم گفت که باید از کدام روش تحلیل سازه در نرم‌افزار ETABS استفاده کنیم.

 

 

 

تمایل دارید این جلسه و جزوه آموزشی آن را دانلود کنید؟
اين جلسه حاوي

1. فيلم آموزشي بالا
2. ۲ جزوه آموزشي براي درک بهتر ويديو به زبان فارسي

ميباشد، اگر تمايل داريد تمامي۴۴ قسمت آموزش ايتبس و تمامي جلسات آموزش سيف را دانلود کنيد، بايد عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري باشيد! چنانچه تاکنون ثبت نام نکرديد از طريق دکمه زير ثبت نام کنيد.

تاکنون بيش از ۲۰۰۰ نفر عضو الماسي شهر نوين عمران ومعماري شده اند!

هزينه عضويت تنها ۲۹ هزار تومان

خيلي سريع من را عضو الماسي کن!

 

تحلیل سازه‌های بتنی طبق آئین‌نامه ۲۸۰۰:

در آئین‌نامه ۲۸۰۰ (آئین‌نامه لرزه‌ای ایران)، بخش‌های مختلفی تعریف شده است. یکی از بخش‌های آن که در فصل ۳ قرار دارد در مورد روش‌های تحلیل‌ سازه‌های بتنی صحبت کرده است.

* طبق استاندارد ۲۸۰۰ (آئین‌نامه لرزه‌ای ایران) ۲ نوع روش تحلیل سازه برای ما تعریف شده است:
۱-۲-۳ اثر زلزله بر سازه ساختمان‌ها را می‌توان به روش‌های خطی یا غیر خطی تحلیل نمود. روش‌های خطی شامل:
 تحلیل استاتیکی معادل
 تحلیل دینامیکی طیفی
 و تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی است.

روش‌های غیرخطی شامل:
 تحلیل استاتیکی غیر خطی
 و تحلیل تاریخچه زمانی غیر خطی است.

محدودیت‌های مربوط به هر یک از روش‌ها در بندهای زیر ارائه شده است:

۲-۳-۳ روش‌های تحلیل خطی:

روش‌های تحلیل خطی را می‌توان در کلیه ساختمان‌ها با هر تعداد طبقه به کاربرد. تنها، روش استاتیکی معادل را می‌توان در ساختمان‌های ۳طبقه و کوتاه‌تر، از تراز پایه و یا ساختمان‌های زیر به کار گرفت:
الف) ساختمان‌های منظم با ارتفاع کمتر از ۵۰ متر از تراز پایه
ب) ساختمان‌های منظم با ارتفاع کمتر از ۵۰ متر از تراز پایه که دارای:
– نامنظمی زیاد و شدید پیچشی در پلان نباشد.
– نامنظمی جرمی، نرم و خیلی نرم در ارتفاع نباشد.

۳-۲-۳ روش‌های تحلیل غیرخطی:

روش‌های تحلیل غیرخطی را می‌توان در کلیه ساختمان‌ها با هر تعداد طبقه به‌کار برد، ولی برای استفاده از آن‌ها ضروری است سازه علاوه بر اقناع الزامات آن‌ها، ضوابط تحلیل و طراحی یکی از روش‌های خطی عنوان‌ شده در بند (۳-۲-۲) را نیز اقناع نماید. الزامات مربوط به روش‌های تحلیل غیرخطی در پیوست شماره (۲) ارائه شده است.

با توجه به تعریف روش‌های تحلیل غیرخطی نتیجه می‌گیریم که اصلا نیازی به روش‌های تحلیل غیرخطی نیست چراکه یکی از شرایط آن اقناع یکی از روش‌های تحلیل خطی است. پس ما تنها از تحلیل روش‌های خطی استفاده می‌کنیم زیرا روش تحلیل‌های خطی را می‌توان برای کلیه ساختمان‌ها برای هر تعداد طبقه به کار برد و این روش پاسخگو می‌باشد.

در حالت کلی، روش‌های تحلیل خطی در تحلیل‌ سازه‌های بتنی، برای بازار کار مناسب‌تر و روش‌های تحلیل غیرخطی برای پروژه‌های تحقیقی و سازه‌های بسیار خاص کاربرد دارد.

تفاوت روش‌های تحلیل خطی و غیر خطی:

تفاوت تحلیل خطی و غیرخطی به عنوانی تحت نام “سختی سازه” وابسته می‌باشد.

اما سختی سازه چیست؟

سختی سازه مربوط به یک عضو، یک المان یا سازه می‌باشد که رفتار آن عضو، المان یا سازه را در برابر نیروهایی که به آن وارد می‌شود بیان می‌کند.

به عنوان مثال: ۲ نفر را در نظر بگیرید.
یک نفر از آن‌ها بسیار مظلوم و آرام است. در مقابل، شخص دیگر بسیار پرخاشگر و زورگو می‌باشد. اکنون شخص سومی را در نظر بگیرید که می‌خواهد به این ۲ نفر حرف زور بزند. شخصی که آرام‌تر است، رفتار منطقی‌تری از خود نشان می‌دهد و اگر متوجه شود که جایی به ضرر اوست اعتراض می‌کند. اما شخصی که زورگو و پرخاشگر است، سریع قلدری می‌کند.

سختی سازه در تحلیل سازه‌های بتنی نیز همینگونه است. سختی سازه، رفتار سازه را در برابر بارهایی که به آن وارد می‌کنیم نشان می‌دهد. در نتیجه در تحلیل خطی و غیر خطی سختی سازه برای ما بسیار اهمیت دارد. اما قبل از اینکه به سختی سازه در تحلیل خطی و غیرخطی بپردازیم، بهتر است عوامل تاثیرگذار بر روی سختی سازه را با یکدیگر بررسی کنیم.

 

عوامل تاثیرگذار بر روی سختی سازه:

 شکل مقطع:
تفاوت سختی مقاطع I شکل و U شکل
 جنس مقطع:
از جنس چدن و آلومینیوم
 تکیه‌گاه پای مقطع:
تاثیر تکیه‌گاه‌های گیردار و یا مفصلی در تحلیل خطی

* در تحلیل خطی تمام مراحل تغییر شکل، مدل آنالیز شده دارای همان سختی است که مدل اولیه پیش از اعمال بار داشت ولی در تحلیل غیرخطی اینگونه نیست.*

 

به عنوان مثال، عضو I شکلی را در نظر بگیرید که سختی دارد. زمانیکه به آن نیرویی وارد کنیم، تغییر شکلی پیدا می‌کند و سختی آن متفاوت می‌شود. در تحلیل خطی، ما این تغییر شکل را مدل‌سازی می‌کنیم و می‌گوییم که این سختی در تمامی مراحل، تغییر شکلش یکسان است.
اما در روش تحلیل غیرخطی، در مراحل تغییر شکل، منحنی‌های متفاوتی را به سازه خود اعمال می‌کنیم تا به شرایط مختلفی برسیم. سپس مفاصل پلاستیک را پیدا می‌کنیم. بعد از آن سازه خود را تحلیل غیرخطی می‌کنیم.
اما می‌دانیم روش انجام تحلیل غیرخطی، اقناع یکی از روش‌های تحلیل خطی است. درست است که روش غیرخطی به واقعیت نزدیک‌تر است اما ما می‌توانیم با مدل‌سازی به شرایط واقعی نزدیک شویم.

 

روش تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی:

برای هر سازه، در یک بازه زمانی مشخص، یک شتاب‌نگاشت مشخصی از منطقه وجود دارد. اما چون این شتاب‌نگاشت‌ها دارای نقاط بحرانی هستند، نمی‌توانیم از آن‌ها استفاده کنیم.
در دوره جعبه ابزار سازه‌های بتنی، تمامی روش‌ها بررسی شده است. اما در این دوره ما تنها به روش تحلیل استاتیکی معادل در تحلیل سازه‌های بتنی می‌پردازیم.
روش تحلیل دینامیکی طیف جامعی از روش‌های تحلیل خطی می‌باشد.

 

تفاوت روش‌های تحلیل استاتیکی و دینامیکی:

زمانیکه زمین‌لرزه‌ای رخ می‌دهد، ما در هر ثانیه یک شتاب متفاوتی را از زمین‌لرزه تجربه می‌کنیم.
شکل زیر مربوط به شتاب‌نگاشت زلزله بم می‌باشد.

 

همانطور که مشاهده می‌کنید در بازه‌های زمانی متفاوت، شتاب ما نیز متفاوت است.
اگر در یک بازه زمانی شتاب را به عنوان یک مقدار ثابت فرض کنیم، تحلیل ما، تحلیل استاتیکی می‌شود. اما اگر رفتار واقعی را در نظر بگیریم تحلیل ما، تحلیل دینامیکی می‌شود.
پس استاتیکی یا دینامیکی بودن روش تحلیل خطی بر روی ثابت بودن یا نبودن شتاب در طول گذر زمان مانور می‌دهد.

 

کی و کجا از کدام روش تحلیل استفاده کنیم؟

جدول زیر را در نظر بگیرید.

 

یکی از بزرگترین اشتباهاتی که ما طراحان سازه‌ای انجام می‌دهیم، این است که تصور می‌کنیم تحلیل دینامیکی سنگین‌تر از تحلیل استاتیکی معادل است. در حالیکه اصلا اینگونه نیست و ما با همپایه‌سازی شرایط اقتصادی بودن پروژه را ایجاد می‌کنیم.

 

تحلیل سازه‌های بتنی در نرم‌افزار ایتبس:

اکنون به‌سراغ تحلیل سازه در نرم‌افزار ایتبس می‌رویم. برای اینکار:

 

 ابتدا سازه خود را از طریق گزینه Analyze، چک مدل می‌کنیم تا خطایی نداشته باشد.

 

 سپس از سربرگ بالای نرم‌افزار گزینه Set Active Degrees of Freedom را انتخاب کرده تا پنجره Active Degrees of Freedom باز شود. تمامی گزینه‌ها را فعال کرده و سپس OK می‌کنیم.

 

 سپس از سربرگ بالای نرم‌افزار گزینه Set Load Cassese to Run را انتخاب کرده تا پنجره Set Load Cassese to Run باز شود. باید دقت کنیم که تمامی نیروها در حالت RUN قرار داشته باشند.

 در نهایت بر روی گزینه Run Analyze کلیک کرده تا سازه آنالیز شود.