بارگذاری در نرم افزار Etabs

اشتراک گذاری در ...

1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…

در قسمت قبل نحوه اعمال قیود و دیافراگم در نرم افزار Etabs را بررسی کردیم. عنوان این بخش از آموزش اصول بارگذاری سازه در نرم افزار Etabs آخرین ورژن تا سال 2023 می‌باشد. در این آموزش مباحث موجود در مبحث 6 مقررات ملی و استاندارد 2800، انواع الگوهای بارگذاری، الگوهای بارگذاری تحلیل، ترکیب بارهای طراحی و نحوه اعمال بار به اعضا صفحه ای و خطی بررسی شده است.

2- بارگذاری در مبحث 6

در این آموزش مواردی که در مبحث 6 پرکاربردتر می‌باشد آورده شده است و با توجه به اینکه در هر پروژه شرایط بارگذاری متفاوت می‌باشد نیاز است تا این مبحث به طور کامل بررسی شود و در هر پروژه بندهای مربوطه را بکار برد. بنابراین در این آموزش فرصت شرح این موارد نمی‌باشد و تنها به صورت خلاصه و عنوانی موارد پر کاربرد ذکر شده است.

1-2- بار مرده

در بند 6-3-1 آورده شده است که بار مرده شامل چه مواردی می‌باشد. همچنین وزن اجزای ساختمان نیز باید براساس بند 6-3-2 باشد و می‌توان جرم مخصوص موار مختلف را از پیوست 6-2 برداشت نمود. در آموزش تعریف مصالح برای واردن کردن وزن مخصوص بتن و فولاد به این پیوست مراجعه کردیم حال برای سایر اجزاء سازه براساس دیتل‌های آن می‌توان جرم مخصوص هر مورد را محاسبه نمود.

ضوابط بارگذاری تیغه‌ها و دیوارها نیز در بند 6-3-3 آورده شده است. که بسته به وزن دیوار حالات مختلف بارگذاری وجود دارد که شرح آن در این بند آورده شده است.

2-2- بار زنده

بند 6-5-1 تعاریف بار زنده، بار زنده بام و بار حین ساخت را آورده است.

در بند 6-5-2 بار زنده گسترده یکنواخت کف‌ها و بام‌ها، در مورد بار زنده طراحی شرح داده است و در جدول 6-5-1 حداقل بار زنده گسترده یکنواخت و بار زنده متمرکز کف‌ها آورده شده است.

بار پارتیشن‌ها (جداکننده‌ها) به کمک بند 6-5-2-2 قابل محاسبه است.

برای کاهش بارهای زنده طبقات می‌توان به بند 6-5-5 مراجعه نمود. همچنین برای نامناسب‌ترین وضع بارگذاری در تیرهای یکسره و در قاب‌های نامعین با شرایط مشخص شده در آیین نامه می‌توان به بند 6-5-2-3 مراجعه نمود.

برای کاهش بارهای زنده سنگین و محل اجتماع و ازدحام می‌توان به دو بند زیر مراجعه نمود. همچنین بند 6-5-3 موارد مربوط به نحوه طراحی بار زنده متمرکز کف‌ها و بام‌ها را شرح داده است.

برای کاهش بارهای زنده گسترده یکنواخت از بند زیر استفاده می‌شود.

موارد مربوط به کاهش بار زنده محل عبور یا پارک خودرو و بارهای زنده بام در زیر آمده است.

3-2- بار برف

انواع بار برف و نحوه محاسبه بار برف بام در دو بند زیر آورده شده است.

بار برف متوازن و نامتوازن نیز در بند زیر شرح داده شده است.

بار برف برای بام‌های دارای تیرهای ممتد چنددهانه با توجه به بند زیر در نظر گرفته می‌شود.

مباحث مربوط به انباشتگی برف در بام‌های پایین‌تر در بند 6-7-9 و زیربندهای آن بحث شده است.

بار برف لغزنده نیز در بند زیر آمده است. همچنین تقسیم بندی شهرهای کشور از نظر بار برف در جدول 6-7-1 آورده شده است.

3- ساخت الگوی بار

در نرم افزار ایتبس برای ساخت الگوی بار باید از منوی Define گزینه Load patterns را کلیک کنیم. به طور کلی چهار نوع الگوی بار شامل الگوی بار ثقلی، الگوی بار جانبی، الگوی بار اصلاح جرم لرزه ای و الگوی بار ناشی از نواقص هندسی داریم که در زیر هر یک را بررسی می‌کنیم.

1-3- الگوی بار ثقلی

اولین نوع الگوی بار ثقلی، الگوی بار مرده (Dead – D) می‌باشد. از جمله بارهای مرده می‌توان به بار مرده ناشی از وزن اسکلت سازه، وزن المان های معماری (مانند نما و کف سازی) و وزن تاسیسات و تجهیزات ثابت (اگر تاسیسات خاص و سنگین وزن نباشد قابل چشم پوشی است.) نام برد.

دومین نوع الگوی بار ثقلی، الگوی بار زنده (Live – L) می‌باشد. از جمله بارهای زنده می‌توان به بار زنده کف طبقات، بار زنده کف بام و بار زنده تیغه بندی نام برد. بار زنده کف طبقات به دو دسته غیر قابل کاهش و قابل کاهش تقسیم می‌شود. بارهای زنده قابل کاهش در برخی ترکیب بارها ضریب 1 و در برخی ترکیب بارها ضریب 0/5 دارند.
سومین نوع الگوی بار ثقلی، الگوی بار برف (Snow-S) می‌باشد.
در جدول زیر انواع الگوهای بار متداول آورده شده است.

2-3- الگوی بار جانبی

در اینجا تنها الگوی بار جانبی زلزله (Earthquake – E) بررسی می‌شود. بار جانبی زلزله باید در دو جهت عمود بر هم به سازه وارد شود (EX و EY). بر اساس استاندارد 2800 نیروی زلزله باید در هر جهت با خروج از مرکزیت اتفاقی به سازه وارد شود. هر جهت دو حالت خروج از مرکزیت مثبت (P) و منفی (N) دارد. برای کنترل تغییر مکان جانبی نسبی طبقات باید الگوهای بار دریفت را تعریف کرد. الگوی بار زلزله در جدول زیر آورده شده است.

در نرم‌افزار زمانی که می‌خواهیم الگوهای بار را وارد کنیم ضریب زلزله (C) را نیز باید داشته باشیم. برای محاسبه ضریب زلزله از استاندارد 2800 استفاده می‌شود. ابتدا به بند 1-6 از استاندارد 2800 (گروه بندی ساختمان‌ها بر اساس اهمیت) مراجعه می‌کنیم. به طور مثال در اینجا ما فرض می‌کنیم یک ساختمان مسکونی داریم. برای سایر حالات به استاندارد 2800 مراجعه شود. حال به جدول 3-3 مراجعه می‌کنیم و ضریب اهمیت ساختمان براساس گروه بندی ساختمان‌ها برداشت می‌شود. در اینجا I=1 خواهد بود.

در پیوست 1 استاندارد 2800 درجه بندی خطر نسبی زلزله در شهرهای ایران را آورده است. به طور مثال در اینجا فرض می‌کنیم سازه قرار است در شیراز ساخته شود. با توجه به اطلاعات این پوست حال به جدول 2-1 مراجعه کرده و نسبت شتاب مبنای طرح به شتاب ثقل برداشت می‌شود. در اینجا A=0.3 می‌باشد.

حال برای محاسبه زمان تناوب اصلی نوسان به بند 3-3-3 مراجعه می‌کنیم. در اینجا فرض بر این است که قاب فولادی داریم که جداگرها مانعی برای حرکت قاب نیستند و در یک جهت قاب خمشی و در یک جهت قاب مهاربندی داریم.

با کمک جدول 2-2 پارامترهای مربوطه را برداشت می‌کنیم. در اینجا فرض کرده‌ایم زمین نوع III باشد.

حال به کمک دو بند زیر و اطلاعاتی که تا کنون محاسبه کرده‌ایم مقدار ضریب اصلاح طیف و ضریب بازتاب ساختمان محاسبه می‌شود.

حال با جدول 3-4 مقدار ضریب رفتار ساختمان را برداشت می‌کنیم. در حالت این مثال در جهت x قاب خمشی متوسط فولادی داریم بنابراین R_u=5 می‌باشد. و در جهت y قاب ساده فولادی با مهاربند همگرای معمولی داریم بنابراین R_u=3.5 می‌باشد.
حال مقدار ضریب زلزله محاسبه می‌شود.

پارامتر دیگری که برای تعریف الگوی بار زلزله نیاز داریم، توزیع برش پایه در ارتفاع (K) می‌باشد. این پارامتر با کمک بند 3-3-6 محاسبه می‌شود.

3-3- الگوی بار اصلاح جرم لرزه ای

در استاندارد 2800 نصف بار دیوار پیرامونی در بالا و پایین یک طبقه در محاسبه وزن موثر لرزه‌ای در نظر گرفته می‌شود. در ایتبس بار دیوارهای پیرامونی بر اساس کل ارتفاع طبقه به سازه اعمال می‌شود. بنابراین برای اصلاح این اختلاف رویکرد الگوی بار Mass تعریف می‌شود.

4-3- الگوی بار ناشی از نواقص هندسی

براساس مبحث 10 برای در نظر گرفتن نواقص هندسی و خطاهای اجرایی باید یک بار جانبی که در واقعیت وجود ندارد به سازه اعمال نمود (N – Notional Load). مقدار این بارها، با ضریب 0/002 بارهای ثقلی است.

حال الگوهای باری که صحبت شد را در نرم‌افزار وارد می‌کنیم. همانطور که گفته شد در نرم افزار ایتبس برای ساخت الگوی بار باید از منوی Define گزینه Load patterns را کلیک کنیم. پنجره مربوطه باز می‌شود و می‌توان الگوهای بار را براساس جداولی که آماده کردیم در نرم‌افزار وارد نمود. نحوه وارد کردن این الگوهای بار در ویدیو شرح داده شده است.

اصول بارگذاری سازه در نرم افزار Etabs آخرین ورژن تا سال 2023

4- ترکیبات بارگذاری

بند زیر از مبحث 6 مقررات ملی، ترکیب بارها در طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت آورده شده است.

ترکیبات بارگذاری در مبحث 6 مقررات ملی ساختمان

در بحث ترکیب بارها نیز بحث گسترده می‌شود زیرا هر یک از ترکیبات بار را باید بسط (گسترش) داد و بسته به نوع سازه، نوع و تعداد بارها و تعداد ترکیبات بارگذاری تعداد زیادی ترکیب بار برای مدلسازی به وجود خواهد آمد. به طور مثال سازمان نظام مهندسی ساختمان استان فارس فایلی را آماده کرده است که در این فایل برای سازه‌های مختلف و سرایط مختلف تحلیل و بارها ترکیبات بارگذاری را آورده است. این فایل را در کتابخانه می‌توانید دانلود کنید. به طور مثال بسط یکی از ترکیبات بار با توجه به شرایط مثالی که داریم در زیر آورده شده است.

بسط و گسترش یک الگوی بار برای نرم افزار ایتبس

قبل از تعریف ترکیبات بار در نرم افزار ابتدا به منوی Define و گزینه Load Cases می‌رویم. در پنجره باز شده براساس بارهایی که در نرم‌افزار ایجاد کردیم برای حالت‌های تحلیل موارد مربوطه ایجاد شده است. در این مثال از تحلیل الاستیک خطی استفاده می‌شود.

حال برای تعریف ترکیبات بار به منوی Define و گزینه Load Combination می‌رویم. به طور مثال همان بسط ترکیب باری که صحبت شد، در ویدیو نحوه وارد کردن آن در نرم افزار شرح داده شده است اما در این مثال از ترکیب بارهایی که خود نرم افزار به طور اتوماتیک ایجاد می‌کند، استفاده می‌شود. ترکیب بارهای پیش‌فرض با دکمه Add Default Design Combos ایجاد می‌شود.

5- بارگذاری اعضای سازه

برای بارگذاری بار مرده مربوط به هر یک از اعضا، براساس دیتیل‌های اجزای سازه باید مقدار بار مورد نظر را محاسبه نمود و براساس آن مقدار محاسبه شده را در نرم افزار وارد کرد. برای محاسبه بارهای مرده سازمان نظام مهندسی ساختمان استان فارس فایلی را آماده کرده است که در این فایل برای دیتیل‌های مخلتف مقادیر بار محاسبه شده است. این فایل را از کتابخانه می‌توانید دانلود کنید. همچنین به کمک اکسل نیز براساس دیتل‌های اجرایی می‌توانید مقدار بار مرده مورد نظر را محاسبه کنید. در نهایت شما یک جدول دارید که بارهای زنده، مرده و برف را براساس روابط و بندهای مبحث 6 محاسبه کرده‌اید.

به طور مثال می‌خواهیم در طبقه بام بارگذاری برف را انجام دهیم. ابتدا کل کف‌های بام را انتخاب می‌کنیم سپس از منوی Assign گزینه Shell Load زیر منوی Uniform را انتخاب کرده وارد پنجره آن می‌شویم. اگر واحدهای شما با واحدهایی که برای هر بار محاسبه کرده‌اید متفاوت بود می‌توانید واحدها را تغییر دهید. برای دسترسی به تنظیمات واحد در آموزش محیط کار نرم‌افزار ایتبس صحبت شده است. همچنین برای انتخاب اعضا نیز در آموزش تنظیمات مشاهده مدل و انتخاب اعضا صحبت شده است.

مقدار 1/5 کیلونیوتن بر متر مربع را به عنوان بار برف به صورت بار ثقلی به سقف اعمال می‌کنیم.

برای چک کردن مقدار بار نیز کافی است تا روی عضو مورد نظر راست کلیک کنیم در پنجره باز شده در تب Load مقدار بارهای اعمال شده مشخص می‌باشد.

حال به طور مثال می‌خواهیم بار مرده را به تیرهای کناری در طبقات اعمال کنیم. ابتدا تیرهای مد نظر را انتخاب می‌کنیم سپس از منوی Assign گزینه Frame Load زیر منوی Distributed را انتخاب کرده وارد پنجره آن می‌شویم.