معرفی مشخصات مصالح در ایتبس ۲۰۱۵(جلسه هفتم)

معرفی مشخصات مصالح در تاریخ ۱۴۰۰/۰۴/۱۷ به‌روزرسانی شد!

رومیان باستان، هنگامی‌که در حال استخراج سنگ آهک برای درست کردن ملات بودند ناگهان به‌طور اتفاقی متوجه معدن غنی از سیلیکا و آلومینا در دامنه کوه‌های وزویوس شدند. پس از استخراج  و مخلوط کردن آن با آهک و سوزاندن آن ماده جدیدی کشف شد که آن را سیمان نامیدند. خاصیت عجیبی که آن‌ها را شگفت‌زده کرد این بود که پس از مخلوط سیمان با آب و شن و ماسه، ملاتی به وجود آمد که می‌توانست در زیر آب هم به همان اندازه که در تماس با هوای آزاد است سخت و مقاوم شود.

در حقیقت ترکیب به دست آمده در زیر آب محکم‌تر و مقاوم‌تر از روی خشکی می‌شد. در واقع ترکیب به‌دست آمده بسیار سخت‌تر، مقاوم‌تر، چسبنده‌تر از ترکیب آهک و آبی‌ بود که آنها به آن عادت کرده بودند. در آن زمان، نه تنها بتن جایگزین تمام مصالح ساختمانی قدیمی و سنتی شد، بلکه تاریخ روم باستان و ساختمان‌های آن‌ها را دگرگون کرد.

در عصر ما نیز این ترکیب که آن‌ را بتن می‌نامیم، یکی از ضروری‌ترین المان‌های مورد استفاده برای ساخت‌و ساز است که در این جلسه از آموزش ایتبس درباره معرفی مشخصات مصالح بتنی و مصالح فولادی مانند میلگردها صحبت خواهیم کرد.

 

 

 

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!

 

 

اگر حضور ذهن داشته باشید؛ من و شما وارد یک مسیری برای طراحی سازه شدیم و تا آنجا پیش رفتیم که ورودی‌ها را معرفی کردیم. منظور از معرفی کردن ورودی‌ها؛ مصالح ساختمانی، بارها، تیرها، ستون‌ها و دال‌ها هستند. تا متوجه شویم که در سازه ما چه المان‌هایی وجود دارد؟

در جلسه گذشته ایتبس در مورد اصطلاح علمی مدل‌سازی و تعریف کردن در نرم‌افزار ایتبس صحبت کردیم. به‌طور خلاصه، مدل‌سازی به تحلیل سازه گفته می‌شود. اینکه در سازه کنش و واکنش‌هایی وجود دارد مانند خمش، کرنش و برش. اما در طراحی به آن مقدار می‌دهیم و از کیفیت به کمیت تبدیل می‌کنیم.

معرفی مشخصات مصالح در ایتبس اولین قسمت از تعریف کردنی‌ها می‌باشد.  در این جلسه به سراغ دسته تعریف کردنی‌ها می‌رویم و یک جعبه کوچک از این دسته بزرگ، تحت نام معرفی مشخصات مصالح در ایتبس را بیان می‌کنیم و ادامه ماجرا را پیش می‌بریم.

 

معرفی مشخصات مصالح در ایتبس:

برای درک و آموزش بهتر، ما فلوچارتی را برای شما قرار داده‌ایم.
تعریفی‌ها به ۴ دسته کلی تقسیم می‌شوند که هرکدام شامل زیرمجموعه‌ای می‌باشند. مصالح ما به ۳ دسته فولادی، بتنی و سایر مصالح تقسیم می‌شوند.

 

برای مثال سازه‌های چوبی و کامپوزیتی در دسته سایر قرار می‌گیرند. پیش‌بینی من این است که سازه‌های کامپوزیتی در چند سال آینده، خود یک دسته جدا را تشکیل داده و سازه‌های بتنی و فولادی را پشت سر می‌گذارند. سازه‌های کامپوزیتی وزن بسیار کمی دارند و این وزن کم باعث می‌شود که سازه از نظر اقتصادی بسیار به‌صرفه‌تر باشد.

• پس چرا ما از سازه‌های کامپوزیتی استفاده نمی‌کنیم؟

خط تولید سازه‌های کامپوزیتی به‌طور فراگیر وارد بازار نشده‌اند. به‌مرور زمان، وقتیکه تقاضا زیاد شود، عرضه نیز زیاد می‌شود و قیمت آن کمتر می‌شود. در دوره معرفی مشخصات مصالح در ایتبس از مصالح بتنی استفاده می‌کنیم.

 

سازه‌های بتنی:

با توجه به پروژه خودمان که در این دوره آموزشی نرم افزار Etabs آن را پیش می‌بریم، دانستن و معرفی مشخصات مصالح بتنی برای ما بسیار اهمیت دارد. مواد اولیه سازه‌های بتنی، بتن و میلگردها می‌باشد. صفحه‌ای که در ادامه برای ما باز می‌شود، دارای پارامترهای اساسی و مهمی می‌باشد که مربوط به ماده به کار برده شده در پروژه بتنی خودمان است. به طور کلی ما با توجه به توضیحات زیر و با کمک گرفتن از جداول پایین برای معرفی مشخصات مصالح در ایتبس ۲۰۱۵ استفاده می‌کنیم.

 

چگونگی معرفی مشخصات مصالح در ایتبس:

 

۱) وارد نرم‌افزار ایتبس می‌شویم. گزینه Open File را کلیک کرده و فایل جلسه قبل را باز می‌کنیم.

۲) از نوار ابزار بالا گزینه Define را انتخاب می‌کنیم تا پنجره جدیدی باز شود.

 

۳) گزینه Material Properties… را کلیک می‌کنیم تا پنجره‌ای به‌نام Define Materials باز شود.
به‌صورت پیش‌فرض دو ماده اولیه در نرم‌افزار تعریف شده است که ما باید بر روی آن‌ها تغییراتی را اعمال کنیم.
به این پنجره اصطلاحا D.D.M گفته می‌شود که مخفف عبارت Define Different Material می‌باشد.

 

 

 

۴) ماوس خود را روی گزینه A992Fy50 نگه داشته تا Select شود. سپس گزینه Modify/Show Material… را انتخاب می‌کنیم تا صفحه‌ای به‌نام باز شود. برای آموزش بهتر ما این صفحه را به ۳ قسمت تقسیم می‌کنیم.

 

General Data:

۱) در این قسمت نام ماده خود را در عبارت Material Name تغییر می‌دهیم. با کمی دقت متوجه می‌شویم حرف C مخفف کلمه Concrete و عدد بعد از آن نشان‌دهنده مقاومت فشاری می‌باشد. بهتر است حروف اول لاتین را به‌صورت بزرگ تایپ کنیم.
بتن C20 برای محوطه‌سازی و بتن مگر نیز در گروه C7.5 وجود دارد.

۲) در عنوان Material Type نوع ماده را به Concrete تغییر می‌دهیم. در این قسمت مصالح دیگری نیز مانند Aluminum، Tendon، Rebar و … نیز وجود دارد.

 

۳) عنوان Directional Symmetry Type را روی Isotropic تنظیم می‌کنیم. اگر سازه ما چوبی بود گزینه Ortherisotropic را انتخاب می‌کردیم.
Isotropic به خاصیت ماده در جهت و محورهای متفاوت گفته می‌شود.

 

۴) اگر بخواهیم سازه‌های خاص مانند نیروگاه انرژی اتمی طراحی کنیم در قسمت Material Notes نکته‌های مربوط به مصالح و بتن استفاده شده را یادداشت می‌کنیم.

به‌عنوان مثال، در بتن مصرفی ما درصد درشت‌دانه‌ها بیشتر می‌باشد یا ریزدانه‌ها.

 

Material Weight and Mass:

۱) مصالح خود را بر اساس وزن آن‌ها (عبارت Specify Weight Density) انتخاب می‌کنیم.
برای توضیح بیشتر، بتن C25 را در نظر بگیرید. این مقاومت در سن ۲۸ روزه بتن به‌دست آمده است. چراکه در روزهای اول بتن گیرایی کافی را ندارد. هرچه سن بتن بیشتر شود گیرایی آن نیز بیشتر می‌شود. در مبحث نهم ویرایش جدید نوشته شده است که برای به‌دست آوردن مقاومت نمونه باید روی دو نمونه استوانه‌ای آزمایش فشار بتن را انجام دهیم تا مقاومت فشاری بتن را برحسب پاسکال به‌دست آوریم.

بند ۳-۳-۹ در مبحث نهم ویرایش جدید:

مقاومت فشاری مشخصه بتن، باید بر اساس آزمایش‌های ۲۸ روزه بر روی حداقل دو نمونه استوانه‌ای به قطر ۱۵۰ و ارتفاع ۳۰۰ میلی‌متر تعیین شود. در صورتی‌که سن دیگری برای آزمایش نمونه‌ها مورد نظر باشد، باید در مدارک ساخت ذکر گردد.
همچنین نوشته شده است که:
مقاومت فشاری بتن باید با توجه به محدودیت‌های زیر، در نظر گرفته شود:
الف) حداقل مقدار برای انواع بتن‌های معمولی و سبک برابر با ۲۰ مگاپاسکال و حداکثر آن ۵۰ مگاپاسکال است.
ب) در ساختمان‌های بلندتر از ۲۰ طبقه از روی شالوده، می‌توان حداکثر مقاومت را در بتن‌های معمولی تا ۷۰ مگاپاسکال افزایش داد.

 

در اینجا یک سوال پیش می‌آید: مقاومت فشاری بتن هرچه بالاتر رود، فشار بیشتری را تحمل می‌کند. پس چرا حداکثر مقدار مجاز در مبحث نهم برابر با ۷۰ مگاپاسکال می‌باشد؟
علت آن این است که هرچه مقاومت بتن افزایش پیدا کند، بتن تردتر می‌شود. از آنجایی که می‌خواهیم رفتار خطی و غیر خطی را پیش‌بینی کنیم، هرچه بتن تردتر شود این پیش‌بینی سخت‌تر می‌شود.

 

 وزن مخصوص:
یعنی وزنی که یک متر مکعب دارد. وزن مخصوص تابع ترکیب مصالح در بتن است. در بتن، ما عموما شن، ماسه و مصالح سنگی داریم. بیشترین حجم را ماسه تشکیل می‌دهد که این مصالح وزن مخصوص بتن را شامل می‌شود.
برای بتن، وزن مخصوص را بین ۱۵ تا ۲۵ درنظر می‌گیریم. به‌بیان دیگر برای بتن مسلح ۲۵ و بتن غیر مسلح ۲۴ وضع شده است؛ چراکه میلگرد ندارد و به‌طبع سبک‌تر است.

 مدول الاستیسیته:
در مقاطع فولادی و بتنی نموداری به‌نام نمودار تنش – کرنش وجود دارد. این نمودار شیبی دارد که به آن شیب، مدول الاستیسیته یا ضریب ارتجاعی (Ec) گویند. در مدول الاستیسیته دو حالت وجود دارد:
۱) مدول الاستیسیته مماس اولیه
۲) مدول الاستیسیته
که در دوره جعبه ابزار طراحی سازه‌های بتنی به‌طور کامل هریک را بررسی کرده‌ایم.
اما در مبحث نهم ویرایش جدید تغییراتی نسب به ویرایش ۹۲ مشاهده می‌شود. یکی از این تغییرات در ویرایش جدید، تغییر فرمول مدول الاستیسیته می‌باشد. این فرمول وابسته به مقاومت فشاری بتن و وزن مخصوص است.

 

 ضریب پواسیون:
به زبان خودمانی یعنی وقتیکه نمونه بتنی را تحت فشار قرار می‌دهیم، همانطور که طول آن کاهش پیدا می‌‍کند، طول آن در جهت افقی افزایش پیدا کند. اگر بخواهیم علمی‌تر صحبت کنیم، نسبت کرنش جانبی به کرنش محوری را ضریب پواسیون می‌گوییم. مقدار ضریب پواسیون در ویرایش جدید مبحث نهم برابر ۰٫۲ می‌باشد.

 

 ضریب انبساط حرارتی:
این ضریب در دو جا کاربرد دارد:
۱) ابعاد سازه خیلی بزرگ باشد.
۲) سازه ما در شرایط ویژه حرارتی باشد. مثل سازه‌ای که گدازه‌های ذوب‌آهن در آن جریان دارد.

 

۵) در ادامه معرفی مشخصات مصالح در ایتبس، گزینه Add Copy Of Material را کلیک کرده و بتن دیگری تعریف می‌کنیم.
این بتن در بارگذاری دال‌های ما استفاده می‌شود. وزن آن را صفر قرار می‌دهیم و نام آن را به C0 تغییر می‌دهیم.

 

مقاطع فولادی:

اصلا چرا باید میلگرد داشته باشیم؟

در بتن ما میلگردهایی وجود دارد. برای اینکه بتوانیم کنش و واکنشی را در سازه ایجاد کنیم از میلگرد استفاده می‌کنیم.
بتن مقاومت فشاری خوبی دارد و فولاد مقاومت فشاری و کششی خوب. بعضی از ما به اشتباه فکر می‌کنیم که فولاد مقاومت فشاری ندارد. باید گفت فولاد مقاومت فشاری بسیار خوبی دارد اما با توجه به واحد سطحی که ما می‌خواهیم بسازیم، بتن برای ما مقرون به‌صرفه‌تر است.

انواع میلگردها:

چه در مبحث نهم ویرایش جدید چه ویرایش قدیم، میلگردهایی برای استفاده در سازه تعریف شده است. هر یک از این میلگردها مشخصه‌های خود را دارند.

 

در هنگام معرفی مشخصات مصالح در ایتبس علامت مشخصه در استاندارهای ملی ایران برای میلگردها “س۲۴۰” ، “آج ۳۴۰” ، “آج ۴۰۰” و “آج ۵۰۰” می‌باشد که به اصطلاح به آن‌ها “S240”، “S340” ، “S400” و “S500” گفته می‌شود. S340 و S400 از پرکاردبرترین میلگردها در سازه می‌باشند. از S340 در دورپیچ خاموت و S400 برای میلگردهای طولی استفاده می‌شود.
اصطلاح دیگری به‌نام، A2، A3، A4، نیز در اجرا وجود دارد. A2 همان S340 و A4 همان S400 می‌باشد.

 

۶) مجدد وارد نرم‌افزار برای معرفی مشخصات مصالح در ایتبس می‌شویم. صفحه D.D.M را باز کرده و روی A615Gr60 نگه می‌داریم و گزینه Modify/Show Material را کلیک می‌کنیم.

۷) در قسمت Material Name نام میلگرد را به S340 تغییر می‌دهیم.

 

۸) وزن مخصوص را روی ۷۸۵۰ kg/m3 قرار می‌دهیم.

 

۹) مدول الاستیسیته را ۱۰۶*۲ انتخاب می‌کنیم.

 

۱۰) در اخر OK کرده و فایل را Save می‌کنیم.

 

نکته مهم در تغییر کمیت‌ها در معرفی مشخصات مصالح در ایتبس:

 

برای تغییر کمیت می‌توانیم در نوار ابزار پایین روی Unit نگه داشته و گزینه Consistent Units را انتخاب می‌کنیم تا بتوانیم واحدها را تغییر دهیم.
به‌عنوان مثال: می‌توان واحد Length Unit را به متر و واحد Force Unit را به kgf تغییر داد.