نامنظمی پیچشی چیست؟

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

کنترل نامنظمی پیچشی ساختمان یکی از کنترل های مهم سازه است که می تواند بر فرضیات طراحی تاثیرگذار باشد. به همین دلیل باید قبل از نهایی شدن طرح سازه، این کنترل انجام شود. آیین نامه 2800 برای محاسبه و کنترل نامنظمی پیچشی ضابطه تعیین کرده است و محدودیت هایی در نظر گرفته است. در ادامه بعد از بررسی فلسفه نامنظمی پیچشی و ملاحظات مربوطه، به کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبس خواهیم پرداخت.

نکته 1: مطابق بند 1-7-1-ب استاندارد 2800 ، در مواردی که حداکثر تغییر مکان نسبی طبقه در یک انتها، با احتساب پیچش تصادفی در ساختمان و با منظور کردن Aj = 1، بیشتر از 20 درصد متوسط تغییر مکان نسبی طبقه در دو انتهای ساختمان در آن طبقه باشد، در این موارد نامنظمی زیاد پیچشی و در مواردی که این اختلاف بیشتر از 40 درصد باشد، نامنظم شدید پیچشی توصیف می شود.

فرض آیین نامه 2800 در بند مذکور این است که، اگر در پلان پیچش زیادی ایجاد نشود، جابجایی حداکثر ایجاد شده در پلان، اختلاف زیادی با جابجایی متوسط آن ندارد. از طرفی اگر پیچش ایجاد شده در پلان زیاد باشد، پلان چرخش زیادی داشته و اختلاف بین تغییر مکان حداکثر و متوسط زیاد خواهد شد.

دو تصویر زیر مفهوم کامل و دقیق نامنظمی پیچشی و محدودیت هایی که آیین نامه ها برای آن در نظر گرفته اند را نشان می دهند:

کنترل نامنظمی پیچشی, ضریب بزرگنمایی, تغییر مکان نسبی طبقات, نامنظمی زیاد پیچشی, نامنظمی شدید پیچشی, کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبس, آیین نامه 2800

کنترل نامنظمی پیچشی, ضریب بزرگنمایی, تغییر مکان نسبی طبقات, نامنظمی زیاد پیچشی, نامنظمی شدید پیچشی, کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبس, آیین نامه 2800

نکته 2: کنترل نامنظمی پیچشی ساختمان برای هر دو جهت X و Y انجام می شود و بدترین حالت بدست آمده ملاک عمل قرار خواهد گرفت. برای مثال اگر ساختمان در یک جهت منظم پیچشی باشد ولی در جهت دیگر نامنظم شدید پیچشی باشد، ساختمان در مجموع نامنظم شدید پیچشی خواهد بود.

این نامنظمی در طراحی نقش تعیین کننده ای خواهد داشت.

در حالتی که نتوان با تغییر مشخصات سازه، نامنظمی پیچشی را تعدیل کرد و یا از بین برد، آیین نامه 2800 جریمه ها و ملاحظاتی را برای ساختمانهای نامنظم پیچشی در نظر گرفته است که باید رعایت شوند.

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

 7 مورد از مهمترین ملاحظات در کنترل نامنظمی پیچشی عبارتند از:

  1. طبق بند 3-1-4 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی قاعده 30-100 باید برای همه اعضاء لحاظ شود.
  2. طبق بند 3-2-2 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی بالای 3 طبقه، حتماً باید از روش های دینامیکی برای تحلیل سازه استفاده شود.
  3. طبق بند 3-3-2-2 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی صرفاً باید از بند (ب) این ضابطه برای تعیین درجه نامعینی استفاده کرد.
  4. طبق بند 3-3-7-3 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی برون مرکزیت اتفاقی باید با استفاده از ضریب بزرگ نمایی Aj تشدید شود:
    Aj = (Dmax/1.2Dave)2                 1≤Aj≤3
    پارامترهای Dmax و Dave به ترتیب برابر مقادیر حداکثر و میانگین تغییر مکان های جانبی مطلق دو انتهای ساختمان در طبقه j ام می باشند.
  5. طبق بند 3-4-1-4 استاندارد 2800 ، در ساختمان هایی که نامنظمی شدید پیچشی دارند، مقادیر بازتاب ها باید با 100 درصد برش پایه استاتیکی به دینامیکی همپایه شوند. و در ساختمان هایی که شامل نامنظمی زیاد پیچشی می شوند، مقادیر بازتاب ها باید با 90 درصد نسبت برش پایه استاتیکی به دینامیکی همپایه شوند.
  6. طبق بند 3-5-4 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی، کنترل دریفت با توجه به اختلاف تغییر مکان های جانبی کف های بالا و پایین طبقه، در امتداد محورهای کناری انجام می گیرد.(نه در مرکز جرم)
  7. توجه داشته باشید که برای بدست آوردن پاسخ صحیح در کنترل نامنظمی پیچشی، حتماً باید از تحلیل استاتیکی استفاده کرد و تحلیل دینامیکی در این مورد پاسخ های نادرست خواهد داد.

نکته 3: ذکر این نکته ضروری است که برخلاف ضریب بزرگ ‌نمایی که از تغییر مکان متوسط و حداکثر “مطلق” استفاده می کند، در کنترل نامنظمی پیچشی، از تغییر مکان های متوسط و حداکثر “نسبی” استفاده می‌ شود.

کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبس

برای کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبس، در ایتبس ورژن 15.2 به بعد، می توان از جدول Diaphragm Max/Avg Drift در سربرگ Tables و در پنجره Model Explorer واقع است طبق تصویر زیر استفاده کرد:

مسیر مشاهده جدول Diaphragm Max/Avg Drifts , کنترل نامنظمی پیچشیدو بار روی Diaphragm Max/Avg Drift کلیک کنید تا جدول زیر در پایین پنجره نرم افزار باز شود:

نحوه کنترل نامنظمی پیچشی در ایتبسدر جدول باز شده بالا، تغییر مکان نسبی حداکثر (Max Drift) و متوسط (Avg Drift) و نسبت آنها (Ratio) در هر طبقه و برای همه حالت های بار و ترکیبات بار ارائه می شود. ولی از آنجایی که کنترل نامنظمی پیچشی فقط باید برای بارهای لرزه ای زلزله صورت گیرد، لذا باید یک بار در راستای X و برای بارهای EXP و EXN و یک بار هم در راستای Y و برای بارهای EYP و EYN ، ستون Ratio چک شود و در صورتی که مقدار این ستون کمتر از 1.2 بود، سازه منظم پیچشی است. در صورتی که مقدار ستون Ratio بین 1.2 و 1.4 باشد، سازه نامنظم زیاد پیچشی و در صورتی که بیشتر از 1.4 باشد سازه نامنظم شدید پیچشی است، که در صورت نامنظمی (زیاد یا شدید)، باید برون مرکزیت اتفاقی با استفاده از ضریب بزرگ نمایی Aj تشدید شود.

برای مثال در جدول بالا، برای کنترل نظم پیچشی در جهت  X، ابتدا بر روی سر ستون Load Case/Combo کلیک راست کرده و در پنجره شناوری که باز می‏شود، حالت های بار EXP و EXN را با نگه داشتن کلید Ctrl کیبورد، انتخاب می‎کنیم.
سپس بر روی قسمتی خالی از جدول کلیک می‎کنیم تا پنجره شناور بسته ‎شود. اکنون می‎توانیم در ستون Ratio وضعیت نامنظمی پیچشی را برای هر طبقه و تحت بارهای EXP و EXN کنترل کنیم.

همانطور که در تصویر بالا ملاحظه می‎کنید، سازه در طبقات 3 و 2 و 1 و تحت بار EXP، “نامنظم زیاد پیچشی” است و همانطور که قبلاً ذکر شد، طبق بند 3-3-7-3 آیین نامه 2800 ، در ساختمان های نامنظم پیچشی (زیاد و شدید)، برون مرکزیت اتفاقی باید با استفاده از ضریب بزرگ نمایی Aj تشدید شود. در ادامه نحوه محاسبه ضریب بزرگنمایی Aj  و روش تشدید برون مرکزی اتفاقی توسط این ضریب توضیح داده خواهد شد.

نکته 4: دلیل اینکه از بارهای EX و EY برای کنترل نامنظمی پیچشی استفاده نمی‎شود این است که، طبق نکته 1 این آموزش، باید از بارهای شامل پیچش اتفاقی، برای کنترل نامنظمی پیچشی استفاده کرد.

نحوه انتخاب و فیلتر بارهای مورد نظر در شکل زیر نمایش داده شده است:

کنترل نامنظمی پیچشی , نحوه فیلتر کردن بارها جهت استخراج بارهای EXP و EXNمحاسبه ضریب بزرگنمایی Aj

همانطور که پیش تر ذکر شد، طبق بند 3-3-7-3 آیین نامه 2800، ضریب بزرگنمایی از فرمول زیر بدست می‎آید:

Aj = (Dmax/1.2Dave)2         1≤Aj≤3

پارامترهای Dmax و Dave به ترتیب برابر مقادیر حداکثر و میانگین تغییر مکان های جانبی مطلق دو انتهای ساختمان در طبقه j ام می باشند.

برای محاسبه دقیق ضریب بزرگنمایی Aj  باید از تغییر مکان‎های جانبی مطلق نقاط استفاده شود (بر خلاف کنترل نظم پیچشی). برای این منظور نیاز داریم تا از ستون Ratio جدول Story Max/Avg Displacements استفاده کنیم. در برخی از ورژن های نرم افزار ایتبس (برای مثال از ورژن 15.2 به بالا) این جدول حذف شده بود. ولی خوشبختانه در ورژن 16.2 مجدداً این جدول به نرم افزار اضافه شده است و می‎توانیم به راحتی برای محاسبه این ضریب از آن استفاده کنیم.

توصیه مهم: برای دقت بیشتر و استفاده از امکانات بیشتر و راحتی کار، از آخرین ورژن ایتبس (در حال حاضر ورژن 16.2) استفاده کنید. ولی چنانچه به هر دلیل، از ورژن های پایین تر (مانند ورژن 15.2) استفاده می‎کنید، برای محاسبه دقیق این ضریب باید از جدول Joint Displacements استفاده کرد که مراحل و پیچیدگی های خاص خود را دارد. ولی برای راحتی کار میتوان از ستون Ratio جدول Diaphragm Max/Avg Drift استفاده کرد که در این صورت محاسبه این ضریب شامل تقریب خواهد بود، چون این جدول تغییر مکان های نسبی را نشان می‎دهد.

در اینجا ما از ستون Ratio جدول Story Max/Avg Displacements استفاده می‎کنیم، ولی در صورتی که از ایتبس 15.2 استفاده کنید، از ستون Ratio جدول Diaphragm Max/Avg Drift استفاده خواهید کرد که روش کار تفاوتی نمی‎کند.

کنترل نامنظمی پیچشی , محاسبه ضریب بزرگنمایی با استفاده از جدول Story Max/Avg Displacementsهمانطور که دیدید طبقات 1 الی 3 تحت بار EXP نامنظم پیچشی بودند. در نتیجه ضریب Aj باید برای این 3 طبقه محاسبه شده و برون مرکزی اتفاقی (عدد 0.05) توسط این ضریب تشدید شده و در ایتبس تصحیح شود که در ادامه روش کار توضیح داده می‎شود.

طبق فرمول ضریب بزرگنمایی: Aj = (Dmax/1.2Dave)2  ، باید عدد ستون Ratio بر 1.2 تقسیم شود و سپس به توان 2 برسد. برای طبقه یک و ضریب Ratio = 1.209 خواهیم داشت:

Aj = (1.209/1.2)2 = 1.015

سپس باید برون مرکزی اتفاقی با این ضریب تشدید شود که فرمول آن به صورت زیر می‎باشد:
(بعد دیافراگم در جهت عمود بر نیروی زلزله) * (Aj) * (0.05)  = برون مرکزی اتفاقی تشدید شده
بنابراین برون مرکزی اتفاقی تشدید شده برای طبقه اول برابر است با:    0.7511 = 14.8 * 1.015 * 0.05

برای طبقات دیگر هم به همین روال انجام می‎شود که در این مثال برای طبقات 1 و 2 ضریب Aj کوچکتر از یک بدست می‎آید که طبق آیین نامه باید برابر یک منظور شود. به همین دلیل نیازی نیست که در ایتبس تصحیح شود.

اکنون برای اصلاح ضریب برون مرکزی اتفاقی در ایتبس، و از طریق منوی: Define >> Load Patterns مطابق شکل زیر و به ترتیب مراحل 1 الی 5 عمل کنید:

کنترل نامنظمی پیچشی-اصلاح ضریب برون مرکزی در ایتبس

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

نرم افزار Etabs7Control

دستیار قدرتمند محاسب سازه
www.CivilCan.ir

برخی از مهندسان بعلت صرفه جویی در وقت و ساده کردن مراحل کنترل سازه ، بصورت تقریبی از جدول Diaphragm Max/Ave Drifts برای محاسبه ضریب بزرگ نمایی استفاده می کنند که همانطور که ذکر شد به علت اینکه مقادیر این جدول تغییر مکان های جانبی نسبی را نشان می دهند، نتایج به صورت تقریبی خواهد بود.

اما برنامه Etabs7Control با روش دقیق و با استفاده از جدول Joint Displacements ،تنها با چند کلیک، به طور اتوماتیک اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه و کنترل نامنظمی پیچشی را از فایل خروجی ایتبس ایمپورت کرده و با سرعت زیاد جدول خروجی مربوطه را برای کنترل و درج در دفترچه محاسبات ساختمان تولید می کند و در صورت نیاز و در صورتی که سازه نامنظم پیچشی باشد، ضریب بزرگ نمایی را به طور دقیق محاسبه و اعلام می کند.

این نرم‎افزار به غیر از محاسبه و کنترل نامنظمی پیچشی، قادر است 7 کنترل مهم و ضروری دیگر را که برای درج در دفترچه محاسبات سازه لازم است، با سرعت و دقت زیاد انجام دهد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نرم افزار Etabs7Control و تهیه آن، به این لینک مراجعه فرمایید. شما علاوه بر سایت اصلی نرم افزار ( http://CivilCan.ir ) می توانید در صورت تمایل، این نرم افزار را از دو سایت سیویلرن و Civil808 هم تهیه نمایید:

لینک نرم افزار Etabs7Control در سایت سیویلرن: فروش نرم افزار در سایت سیویلرن
لینک نرم افزار Etabs7Control در سایت Civil808: فروش نرم افزار در سایت Civil808

2 دیدگاه. همین الان خارج شوید

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