تغییر مکان جانبی نسبی طبقات چیست؟

شما می توانید فایل PDF این آموزش را در انتهای همین مقاله دانلود کنید

تغییر مکان جانبی نسبی طبقات که در بین مهندسان به دریفت سازه شناخته می شود، اختلاف بین تغییر مکان های جانبی مراکز جرم کف های بالا و پایین آن طبقه است.
کنترل دریفت سازه یکی از کنترل های تعیین کننده و مهم طراحی سازه است که در بسیاری از مواقع تاثیر گذار خواهد بود و نباید از مقادیر مشخصی که در آیین نامه 2800 تعیین شده تجاوز نماید.
در ادامه بعد از بررسی فلسفه تغییر مکان جانبی نسبی طبقات (دریفت سازه) و ملاحظات مربوطه، به نحوه کنترل تغییر مکان جانبی ساختمان در ایتبس (نحوه کنترل دریفت در ایتبس) خواهیم پرداخت.
تغییر مکان جانبی نسبی طبقات بطور واقعی، تنها با استفاده از تحلیل غیر خطی سازه قابل محاسبه است، ولی می توان آن را با تقریب خوبی از رابطه زیر به دست آورد:

Δ_M = C_d . Δ_eu
C_d : ضریب بزرگ نمایی مطابق جدول 3-4 استاندارد 2800
_eu∆ : تغییر مکان جانبی نسبی طبقه در اثر زلزله طرح
_m∆ : تغییر مکان جانبی نسبی غیر خطی طبقه و یا تغییر مکان جانبی نسبی واقعی طبقه. در ساختمانهای تا پنج طبقه به 0.025h و در سایر ساختمان‌ ها به 0.02h محدود می ‌شود، که h ارتفاع طبقه می ‌باشد.

تصویر زیر مفهوم دقیق دریفت سازه را نشان می دهد. (تصویر برگرفته از سایت سبز سازه می باشد)

جهت کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات ( کنترل دریفت سازه ) ، باید ملاحظات زیر را در نظر گرفت:

• بر اساس بند 3-5-1 آیین نامه 2800 ، تغییر مکان جانبی نسبی طبقات باید در محل مرکز جرم طبقات محاسبه شود ولی در صورتی که سازه دارای نامنظمی پیچشی و یا نامنظمی شدید پیچشی باشد، بر اساس بند 3-5-4 آیین نامه 2800 ، این مقدار باید برای محورهای کناری ساختمان محاسبه شده و با مقادیر مجاز بالا کنترل شود.
• بر اساس بند 3-5-3 آیین نامه 2800 ، در تعیین ضریب زلزله برای کنترل دریفت سازه در ساختمان های با اهمیت کم و متوسط و زیاد، می توان محدودیت 1.25 برابر زمان تناوب تجربی را در نظر نگرفت ولی در ساختمان های با اهمیت خیلی زیاد باید همچنان این محدودیت در نظر گرفته شود.
• مطابق بند 3-5-3 آیین نامه 2800 ، در تعیین نیروی زلزله برای کنترل دریفت سازه ، باید محدودیت حداقل برش پایه لحاظ شود: C_min = 0.12 AI
• مطابق بند 3-3-2-3 آیین نامه 2800 ، ضریب نامعینی سازه برای کنترل دریفت سازه ، برابر واحد در نظر گرفته می شود. Rho = 1

  این مطلب را هم از دست ندهید: نامنظمی پیچشی چیست؟

کنترل تغییر مکان در etabs (نحوه کنترل دریفت در ایتبس)

در ادامه به نحوه کنترل دریفت در ایتبس (Etabs) خواهیم پرداخت.
نحوه کنترل دریفت در ایتبس ، شامل مراحل زیر می شود:

الف- محاسبه زمان تناوب تحلیلی سازه:

• درصورتی که سازه بتنی باشد، ابتدا باید یک فایل جدید به نام period.edb ایجاد شود. قبل از تحلیل سازه، سختی موثر اعضاء باید مطابق مقادیر زیر در نظر گرفته شود:
  در تیرها  I_e = 0.5 I_g و در ستونها I_e = I_g

برای این منظور در دو مرحله جداگانه، تیرها و ستونها را انتخاب کنید و از مسیر شکل زیر سختی موثر آنها را تغییر دهید. و سپس سازه را آنالیز نمایید.

• در صورتی که سازه فولادی باشد، باید یک فایل جدید به نام drift.edb ایجاد شود. چون از روش آنالیز مستقیم استفاده شده، سختی خمشی اعضاء کاهش یافته است، بنابراین در فایلی که برای محاسبه زمان تناوب و کنترل دریفت سازه ایجاد می شود(drift.edb ) ، باید از مسیر:
  Design>>Steel Freame Design>>View/Revise Prefrences مطابق شکل زیر گزینه Stiffness Reduction Method را به No Modification تغییر دهید و یک بار سازه را آنالیز و طراحی نمایید.

پس از آنالیز سازه، از مسیر Display>>Show Tables به پنجره ای که در شکل زیر نشان داده شده است بروید و modal participating mass ratios  را انتخاب کنید و Ok را بزنید:

برای مثال، همانطور که در شکل زیر مشاهده می‎کنید، اولین مودی که درصد مشارکت وزن لرزه ای در راستای X، (ستون U_x) از همه مودها بیشتر می‎باشد، مود دوم است با درصد مشارکت 63.56 و در نتیجه زمان تناوب اصلی سازه در جهت X برابر 1.186 ثانیه میباشد و به همین ترتیب، زمان تناوب اصلی سازه در جهت Y هم برابر 1.199 ثانیه خواهد بود.

ب- محاسبه ضرایب زلزله بر اساس زمان تناوب تحلیلی سازه حاصل از ایتبس(K_drift و C_drift)، که برای کنترل دریفت سازه ، همانطور که قبلاً گفته شد احتیاجی به اعمال محدودیت  1.25 برابر زمان تناوب تجربی نمی باشد.

با داشتن زمان های تناوب تحلیلی، و با استفاده از بند 2-3 آیین نامه 2800، می‎توان ضریب بازتاب (B) را محاسبه کرد و با داشتن A , I , R_u ، و محاسبه C_x و C_y و K_x و K_y ، الگوهای بار زلزله برای محاسبه دریفت را ایجاد کرد.

در مثال قبلی، ساختمان 7 طبقه مسکونی(I=1) واقع در شهر تبریز (خطر نسبی خیلی زیاد A=0.35) و در دو جهت قاب خمشی متوسط بتنی (R_u=5) و با ارتفاع 23.8 متر می‎باشد و زمین نوع 3 میباشد. با این اطلاعات براحتی ضرایب C و K برای کنترل دریفت سازه محاسبه می‎شود. در اینجا برای راحتی کار، این ضرایب با استفاده از نرم افزار Etabs7Control بدست آمده است:

ج- تعریف زلزله دریفت  EXDrift , EYDrift بر اساس ضرایب زلزله بدست آمده از مرحله “ب”: در مسیر Define>>Load Patterns و با استفاده از نوع Seicmic Drift مانند تصویر زیر:

نکته: در صورتی که سازه بتنی باشد زلزله دریفت در فایل اصلی تعریف می شود و در صورتی که سازه فولادی باشد، در فایل drift.edb که قبلاً ایجاد شده بود.

د- معمولاً دو نوع کنترل برای دریفت توسط طراحان انجام می‎شود. کنترل دقیق و کنترل تقریبی.

برای کنترل دریفت سازه به طور دقیق، باید از دریفت مراکز جرم طبقات استفاده کرد. ولی از آنجایی که ایتبس بطور پیش فرض این جدول را در اختیار کاربر قرار نمی دهد، باید پس از تحلیل سازه، از جدول Diaphragm Center of Mass Displacements استفاده کرد و دریفت هر طبقه را بطور دستی یا با استفاده از نرم افزار‎ اکسل محاسبه کرد. که در این صورت کمی مراحل کار بیشتر و زمان بر خواهد شد.

توجه: برای کنترل دقیق دریفت با سرعت بالا، می‎توان از نرم‎افزار Etabs7Control استفاده کرد.

ولی برای محاسبه دریفت طبقات به طور تقریبی، پس از تحلیل سازه، می‎توان از مسیر Display>>Show Tables  و با استفاده از جدول Diaphragm Max/Avg Drifts، و با استفاده از نتایج ستون (Avg Drift) ، تغییر مکان نسبی طبقات را بطور تقریبی کنترل کرد، که در ادامه به جزئیات آن پرداخته می‎شود.

مسیری که باید برای مشاهده جدول Diaphragm Max/Avg Drifts طی کرد در تصویر زیر نمایش داده شده است:

در مثال بالا، با توجه به اینکه قاب خمشی بتنی متوسط 7 طبقه داریم، بنابراین C_d=4.5 می‏باشد و با توجه به بند 3-5-2 آیین نامه 2800، برای کنترل نسبت دریفت باید رابطه زیر برقرار باشد:
Avg Drift) = ∆_eu/h ≤ 0.02/4.5 = 0.0044)

نکته: دقت داشته باشید که ستون (Avg Drift) در حقیقت نسبت دریفت یا  _eu / h ∆ را نشان می‎دهد.

یعنی مقادیر ستون Avg Drift در شکل زیر نباید از 0.0044 بیشتر شود و در صورتی که از مقدار مجاز 0.0044 بیشتر شود، باید در ابعاد مقاطع تیر و ستون تجدید نظر کرد تا دریفت سازه در محدوده مجاز قرار بگیرد.

نکته: طبق بند 3-5-4 استاندارد 2800 ، در صورتی که ساختمان دارای نامنظمی پیچشی یا نامنظمی شدید پیچشی باشد،  دریفت سازه باید در لبه های کناری ساختمان کنترل شود که در این صورت باید ستون Max Drift در جدول بالا کنترل گردد.

چنانچه مایل هستید کل این مقاله را با فرمت PDF دانلود کنید، روی دگمه “دریافت لینک دانلود” کلیک کنید:

مهندس گرامی، لطفاً نام و ایمیل خود را برای دریافت فایل PDF این مقاله وارد نمایید.

دریافت لینک دانلود