شاخص پایداری طبقه یا شاخص پایداری سازه چیست؟

شاخص پایداری سازه یا ضریب پایداری سازه ، فاکتوری است که هم در بند 3-6 آیین نامه 2800 آورده شده است و هم در بند 9-16-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به آن اشاره شده است.
در ادامه بعد از بررسی فلسفه شاخص پایداری سازه (شاخص پایداری طبقه) یا ضریب پایداری سازه و ملاحظات مربوطه، به نحوه کنترل شاخص پایداری در ایتبس خواهیم پرداخت.

در استاندارد 2800 از شاخص پایداری سازه به عنوان معیاری برای لحاظ کردن یا نکردن اثر پی-دلتا در تحلیل سازه یاد شده است و در مبحث نهم از ضریب پایداری سازه به عنوان معیاری جهت تعیین وضعیت مهار جانبی طبقه استفاده شده است.

در بند 9-16-3 مبحث نهم تحت عنوان طبقات مهار شده جانبی قید شده است:
طبقه مهار شده به طبقه ای گفته می شود که تغییر مکان جانبی نسبی آن ناچیز باشد. چنانچه ضریب پایداری طبقه کوچکتر از 0.05 باشد، طبقه مهار شده جانبی تلقی می شود. در این حالت تمامی قطعات فشاری واقع در این طبقه اصطلاحا مهار شده نامیده می شود.
Q = ΣNu δu ∕ Hu hs = ضریب پایداری
در این رابطه:
ΣNu : مجموع نیروهای محوری نهایی ستونهای طبقه می ‌باشد. برنامه برای محاسبه این پارامتر از ترکیبات بار دارای زلزله که بیشترین Nu را تولید می ‎کند استفاده می ‎نماید.
δu : تغییر مکان نسبی طبقه است. (تغییر مکان جانبی مرتبه اول)
Hu : برش ناشی از کل بار جانبی نهایی وارد بر طبقه است.
hs : ارتفاع طبقه می ‌باشد.

در بند 9-13-8-4 مبحث نهم ، قید شده:
– در قاب های مهار نشده سختی خمشی تیرها و ستون ها را باید به ترتیب 0.35 و 0.7 برابر سختی خمش مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.
– در قاب های مهار شده سختی خمشی تیرها و ستون ها را باید به ترتیب 0.5 و 1 برابر سختی خمش مقطع ترک نخورده آنها منظور نمود.

این مطلب را هم از دست ندهید: تغییر مکان جانبی نسبی طبقات چیست؟

باید به این نکته مهم توجه داشت که مهار شدگی یا مهار نشدگی مربوط به طبقات سازه می باشد و برای هر طبقه باید جداگانه محاسبه شود. به این معنی که ممکن است در یک سازه چند طبقه مهار شده جانبی باشند و طبقات دیگر مهار نشده جانبی در نظر گرفته شوند.

توجه: بهتر است ابتدا ضرایب ترک ‌خوردگی را با فرض مهار شده بودن سازه به آن اعمال کرده و سازه را بدون در نظر گرفتن اثر پی-دلتا تحلیل کرد و در ادامه توسط نتایج این شیت، فرض اولیه را کنترل کرد. درصورتی که ضریب پایداری کوچک ‌تر از 0.05 بود، فرض اولیه صحیح بوده و می توان سازه را مهار شده تلقی کرد. در غیر این صورت مجددا ضرایب ترک ‌خوردگی را مطابق مقاطع ترک خورده در طبقات مهار نشده اختصاص داده و اینبار با لحاظ کردن اثر پی-دلتا سازه را تحلیل کرد.

آیین نامه 2800 هم در بند 3-6 خودش به شاخص پایداری سازه اشاره کرده است و از آن به عنوان معیاری برای اعمال یا عدم اعمال اثر پی-دلتا در محاسبات استفاده کرده است.
در این بند اشاره شده که در مواردی که شاخص پایداری سازه θi کمتر از ده درصد باشد، اثر پی-دلتا ناچیز بوده و می تواند نادیده گرفته شود. ولی اگر شاخص پایداری سازه بیشتر از ده درصد باشد، اثر پی-دلتا حتماً باید در محاسبات منظور شود.

شاخص پایداری سازه چیست؟, شاخص پایداری طبقه, شاخص پایداری در etabs, کنترل شاخص پایداری در ایتبس, محاسبه شاخص پایداری در ایتبس
شاخص پایداری طبقه یا شاخص پایداری سازه چیست؟

θi = [Pu eu ∕ Vu h]i  = شاخص پایداری
در این رابطه:
Pui : مجموع بارهای مرده و زنده موجود در طبقات i تا n در حد مقاومت است.(ضرایب بار نیازی نیست بیشتر از یک باشد)
Δeui : تغییر مکان نسبی اولیه در طبقه i حاصل از تحلیل خطی (بدون در نظر گرفتن اثر پی-دلتا)
Vui : مجموع نیروی برشی وارد در طبقه i
hi : ارتفاع طبقه i
θmax = 0.65 ∕ Cd ≤ 0.25

نکته: اهمیت اثر پی-دلتا بر اساس شاخص پایداری تعیین می‌ شود. اگر مقدار این شاخص از θmax بیشتر باشد، سازه در طبقه مورد نظر ناپایدار محسوب شده و باید در طراحی آن تجدید نظر گردد.

نحوه کنترل شاخص پایداری در ایتبس

برای کنترل شاخص پایداری در ایتبس ، باید از جداول Diaphragm Center of Mass Displacements و Story Forces استفاده کرد.
برای کنترل شاخص پایداری در etabs به طور دقیق و طبق متن آیین نامه ها، باید از دریفت مرکز جرم طبقه استفاده کرد، ولی از آنجایی که ایتبس این جدول را در اختیار کاربر قرار نمی دهد، باید از جدول Diaphragm Center of Mass Displacements استفاده کرد و دریفت مرکز جرم هر طبقه را بطور دقیق با استفاده از اکسل محاسبه کرد، و یا از جدول Diaphragm Max/Avg Drift و ستون Avg Drift استفاده نمود که در این صورت نتایج به صورت تقریبی خواهند بود. در اینجا روش تقریبی توضیح داده می شود.
(نرم افزار Etabs7Control با استفاده از جدول Diaphragm Center of Mass Displacements و به صورت کاملاً دقیق شاخص پایداری سازه را محاسبه می کند)

  • فایل پروژه را با نام دیگری ذخیره کنید.
  • ترکیب بار جدیدی مثلاً برای جهت X به نام SHAKHESX ایجاد کنید که شامل نیروی زلزله در جهت X , تمامی بارهای مرده و زنده و برف با ضریب یک است.(DEAD+SDEAD+Live+LPart+LRed+LRed0.5+SNOW+EXP)
  • تحلیل پی-دلتا را در ایتبس غیر فعال کنید.
  • ضرایب ترک خوردگی را برای ستون ها به 1 و برای تیرها به 0.5 تغییر دهید.
  • سازه را تحلیل کنید.
  • جدول Story Forces را باز کنید.
    – در صورتی که قصد دارید شاخص پایداری سازه مورد نظر استاندارد 2800 را کنترل کنید، بر روی سر ستون Load Cace/Combo راست کلیک کرده و ترکیب بار SHAKHESX را انتخاب کنید و بر روی سر ستون Location راست کلیک کرده و حالت Bottom را انتخاب کنید.
    – در صورتی که قصد دارید شاخص پایداری سازه مورد نظر مبحث نهم را کنترل کنید(مهار شده بودن طبقات سازه)، بر روی سر ستون Load Cace/Combo راست کلیک کرده و یکی از ترکیبات باری که شامل نیروی زلزله و بارهای مرده و زنده (1.2D+L+0.2S+EXP) است و بیشترین نیروی ثقلی را تولید می کند را انتخاب کنید و بر روی سر ستون Location راست کلیک کرده و حالت Bottom را انتخاب کنید.
  • ستون های Story , P , Vx را در داخل اکسل کپی کنید.
  • جدول Diaphragm Max/Avg Drift را باز کنید. بر روی سر ستون Load Cace/Combo کلیک راست کنید وحالت بار EXP را انتخاب کنید. بر روی سر ستون Item کلیک راست کنید و Diaph D1 X را انتخاب کنید. سپس ستون Avg Drift (معادل h/∆) را داخل اکسل و کنار اطلاعاتی که قبلاً کپی کرده بودید، کپی کنید.
  • حالا می توانید با داشتن اطلاعات P , V , ∆/h برای هر طبقه، شاخص پایداری در ایتبس را برای هر طبقه محاسبه کنید. این مراحل را می توانید برای جهت Y هم تکرار کنید.

همانطور که گفته شد، این روشی که بیان شد شاخص پایداری سازه را به طور تقریبی محاسبه می کند. ولی برای محاسبه دقیق این شاخص، نیاز است که از جدول Diaphragm Center of Mass Displacements استفاده شود. که در این صورت مراحل اجرای کار کمی طولانی تر خواهد شد. (نرم افزار Etabs7Control قادر است شاخص پایداری را به طور دقیق و با سرعت محاسبه کند)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

این قسمت نباید خالی باشد
این قسمت نباید خالی باشد
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست