ضرایب ترک خوردگی (جلسه بیست و نهم) !

تاریخ به‌روزرسانی: ۱۴۰۰/۰۶/۲۸

در جلسه ۲۹ از آموزش رایگان نرم‌افزار ایتبس در مورد ضرایب ترک خوردگی در سازه صحبت می‌کنیم.
اگر با مبحث نهم ویرایش قدیم (ویرایش ۹۲) آن کار کرده باشید، متوجه شده‌اید که ما دید درستی نسبت به ضرایب ترک خوردگی نداشتیم و نمی‌توانستیم رویکرد مشخصی نسبت به آن‌ها داشته باشیم. حتی تعریف‌های دقیقی هم نمی‌توانستیم برای آن ارائه کنیم.
این مسئله ادامه داشت تا جاییکه مبحث نهم ما به‌روزرسانی شد و با توجه به آیین‌نامه ACI (آیین‌نامه بتن آمریکا) در سال ۹۹ نوشته شد. در مبحث نهم ویرایش جدید یک جدول مشخصی در اختیار ما گذاشته شد که ما طراحان سازه‌ای خیلی راحت با توجه به آن جدول می‌توانیم ضرایب ترک خوردگی را در سازه‌های خود اعمال 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!

 

 

قانون آهنربای بارها:

دوستان عزیز اگر حضور ذهن داشته باشید من و شما در جلسه‌ای که مربوط به سقف‌ها بود، در مورد یک نیروی آهنربایی (Load Magnet) صحبت کردیم. Load Magnet ایده جدیدی بود که در علم طراحی سقف‌ها مطرح شده بود.

اما سقف‌ها چه وظایفی داشتند؟

سقف‌ها، المان‌های افقی بودند که وظیفه داشتند بارهای ثقلی را تحمل کنند و سپس با توجه به سختی که هر المان سازه‌ای دارد، بتوانند سهم هر المان سازه‌ای را مشخص کنند.
بیایید به بیان ساده‌تری با یکدیگر صحبت کنیم. شکل زیر را در نظر بگیرید.

فرض کنید این شکل، سازه ما می‌باشد که مسلما این سازه سقف، ستون‌ و تیرهایی را دارد. اگر یک بار جانبی به آن وارد شود، وظیفه سقف در این شرایط چیست؟
اولا سقف باید بتواند بارهای ثقلی و بارهای قائم را تحمل کند. سپس با توجه به سختی که هر کدام از این المان‌ها (تیرها، ستون‌ها یا دیوارهای برشی) دارند سهم‌بندی کند. به عنوان مثال، اگر ستون ما بزرگ‌تر، قلدرتر و قدرتمندتر است سهم بیشتری را به آن اختصاص دهد.
دقیقا قانون آهنربا این مسئله را بیان می‌کرد. قانون آهنربا بیان می‌کرد که هر کدام از این المان‌های سازه‌ای یک آهنربا در دست خود دارند و سقف با توجه به اینکه کدام آهنربا قوی‌تر است، باری را به سمت آن می‌فرستد. پس با یکدیگر به این دید رسیدیم که این جذب نیروها بر اساس سختی می‌باشد.
وقتیکه جلوتر می‌رویم، متوجه می‌شویم که سختی‌های ما متناسب با یک پارامتری در طراحی سازه به نام “ممان اینرسی” می باشند. اینجاست که ممان اینرسی برای ما اهمیت پیدا می‌کند و ما باید در سازه‌های بتنی خودمان، اصلاحات ممان اینرسی را انجام دهیم. اما
 ممان اینرسی چیست؟
 چرا ممان اینرسی را اصلاح می‌کنیم؟
در ادامه، هر کدام از این سوال‌ها را با یکدیگر پاسخ خواهیم داد.

 

ممان اینرسی چیست؟

رفتاری از یک عضو سازه‌ای است که به کمک آن می‌توانیم ۲ مورد را به‌دست آوریم:
 رفتار یک تیر در برابر خمش
 تغییر شکل حول محورهای آن سازه
نکته قابل توجه این است که ممان اینرسی یک مقطع رفتار معکوس با میزان تنش و میزان تغییر شکل خمشی آن مقطع دارد. یعنی اگر ممان اینرسی یک مقطع افزایش پیدا کند در نتیجه میزان تنش و میزان تغییر شکل خمشی آن کاهش پیدا می‌کند.

 

اما چرا ممان اینرسی را اصلاح می‌کنیم؟

در بتن یک مبحثی به نام Crack یا ترک خوردگی وجود دارد.

فرض کنید  یک تیر بتنی داریم که  بر اساس دوران و کششی که هر عضو بتنی دارد (تیر بتنی یا ستون بتنی)، ترک‌هایی در آن ایجاد می‌شود. عامل اصلی ایجاد این ترک‌ها دوران و عامل بعدی کشش می‌باشد.
وقتیکه این ترک‌ها در سازه‌های بتنی ما ایجاد می‌شود بتن ما یک رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهد. بتنی که دارای ترک باشد با بتنی که ترک ندارد رفتار متفاوتی از یکدیگر دارند. اما ما، چه بخواهیم چه نخواهیم در تمام اعضای بتنی ترک ایجاد می‌شود.
پس ما باید این ترک‌ها و نتایج ناشی از آن‌ها را در سازه خود اعمال کنیم.
زمانیکه ممان اینرسی با سختی رابطه دارد و بتن ما دارای ترک باشد، پس۱۰۰% بر روی ممان اینرسی و سختی آن تاثیراتی دارد.
به همین دلیل، ما باید اصلاحاتی را روی ممان اینرسی ایجاد کنیم.

 

انواع ضرایب ترک خوردگی:

 ضرایب ترک خوردگی اعضا برای زلزله طرح
 ضرایب ترک خوردگی اعضا برای زلزله بهره‌برداری
 ضرایب ترک خوردگی اعضا برای محاسب زمان تناوب سازه
در این جلسه از آموزش رایگان نرم‌افزار ایتبس ما تنها در مورد آیتم اول صحبت خواهیم کرد و آن را بررسی می‌کنیم.

 

مبحث نهم و ضرایب ترک خوردگی:

طبق مبحث نهم اصلاحات ما در قالب یک واژه به نام ضرایب ترک خوردگی ناشی می‌شود. پس باید تاثیر این ترک‌ها را روی ممان اینرسی در نظر بگیریم و اصلاحات ممان اینرسی را انجام دهیم.
طبق بند ۹-۶-۵-۳-۱-۲:
در نحلیل برای بارهای جانبی ضریب‌دار می‌توان ممان اینرسی کلیه اعضا را برابر ۰٫۵ Ig در نظر گرفت؛ یا می‌توان ممان اینرسی را با استفاده از روش‌های دقیق‌تری که سختی موثر همه اعضای تحت بار را منظور می‌نمایند، محاسبه نمود.

 

به بیان ساده‌تر، اگر بخواهیم ضرایب ترک خوردگی را به دست آوریم می‌توانیم از ۲ روش استفاده کنیم:
 با توجه به جدول
 برابر ۰٫۵Ig

 

وارد کردن ضرایب ترک خوردگی در نرم‌افزار ایتبس:

وارد نرم‌افزار ایتبس می‌شویم.
در جلسه گذشته آموزش نرم‌افزار ایتبس، تا مبحث اصلاح نواحی صلب انتهایی پیش رفتیم.
به طبقات بالاتر می‌آییم تا بتوانیم ضرایب ترک خوردگی را اعمال کنیم. برای اینکار باید ضرایب ترک خوردگی را روی تیرها و ستون‌های خودمان اعمال کنیم. اول از همه از تیرها شروع می‌کنیم؛ به این صورت که:

۱) از سربرگ بالای نرم‌افزار، گزینه Select و سپس گزینه Object Type کلیک کرده تا پنجره Select by Object Type باز شود. عبارت Beams را انتخاب کرده و Select می‌کنیم تا تمامی تیرها انتخاب شوند.

۲) سپس برای اعمال ضرایب ترک خوردگی، از سربرگ بالای نرم‌افزار ETABS، گزینه Assign، گزینه Frame و سپس گزینه Property Modifies را انتخاب می‌کنیم تا پنجره Frame Assignment – Property Modifiers باز شود.

 

۳) همانطور که مشاهده می‌کنید مواردی مربوط به اصلاحات مربوط به مساحت، پیچش عضو، خمش عضو و … مشاهده می‌شود. در قسمت Moment of Inertia حول محور ۲، مقدار را برابر ۰٫۳۵ قرار داده و OK می‌کنیم.

اکنون به سراغ ستون‌ها می‌رویم. برای اینکار:

۴) از سربرگ بالای نرم‌افزار، گزینه Select و سپس گزینه Object Type کلیک کرده تا پنجره Select by Object Type باز شود. عبارت Columns را انتخاب کرده و Select می‌کنیم تا تمامی ستون‌ها انتخاب شوند.

۵) سپس برای اعمال ضرایب ترک خوردگی، از سربرگ بالای نرم‌افزار، گزینه Assign، گزینه Frame و سپس گزینه Property Modifies را انتخاب می‌کنیم تا پنجره Frame Assignment – Property Modifiers باز شود.

۶) در قسمت Moment of Inertia هم حول محور ۲ و هم حول محور ۳، مقدار را برابر ۰٫۷ قرار داده و OK می‌کنیم.

به همین راحتی، ضرایب ترک خوردگی برای تیرها و ستون‌ها وارد نرم‌افزار ایتبس می‌شود.