پروژه محاسباتي مشارکتي جمعي شماره 2: ساختمان فلزي 8 طبقه

با تشکر از دوستاني که اولين پروژه محاسباتي را شروع و تقريبآ در تاپيک زير به سرانجام رساندند:
http://iransaze.com/ftopict-5436.html
پروژه بالا يک پروژه بتني بود و به نظر ميرسد که مراحل پاياني خود را طي ميکند و ميتوان در کنار آن پروژه ديگري البته از نوع اسکلت فلزي شروع نمود. البته تاپيک ديگري را نيز مهندس اسماعيلي در آدرس زير باز کرده اند که اين تاپيک را بعد از تاپيک فعلي ادامه خواهيم داد و يا حتي ميتوان به صورت موازي آن را نيز پيش برد:
http://iransaze.com/ftopict-5640.html
پلان پروژه جديد از آدرس زير قابل دانلود است:
http://www.savefile.com/files/1897005

پروژه مربوط به يک ساختمان با 8 سقف است. يک طبقه آن زيرزمين يک طبقه همکف و 5 طبقه مسکوني بالاي همکف و يک سقف بام ميباشد.
پلان طبقات تقريبآ تيپ است و داراي عقب رفتگي و پيش آمدگي در طبقات نسبت به طبقات زير نيست

براي اينکه شروع به مدلسازي کامپيوتري با ETABS نماييم بهتر است هميشه از يک فايل کار شده قبلي که مشابهت نسبي بين آن و فايل جديد وجود دارد کار را شروع کنيم. اين مساله کمک ميکند که ساخت فايل کامپيوتري سريعتر انجام شود. به اين ترتيب مراحل زير در مدلسازي حذف ميشود:
معرفي حالتهاي بار
معرفي مشخصات مصالح
معرفي مقاطع براي تيرها ستونها بادبندها و دالها
معرفي ترکيب بارها
معرفي ضرايب بارهاي مرده و زنده جهت محاسبه برش پايه زلزله
معرفي آيين نامه طراحي و تنظيمات کلي
و ....
پس همانطور که مشخص است استفاده از فايلهاي قبلي ميتواند کار مدلسازي را حتي تا حدود نصف کاهش دهد.
براي شروع از فايل زير براي مدلسازي کمک بگيريد:
http://www.savefile.com/files/1897015

اولين کاري که بايد بکنيم اينست که نگاهي کلي به ستونگذاري و نقشه معماري بياندازيم و اگر جايي ستوني کم يا زياد است بايد اين اصلاح را انجام داد. در اينجا در پلان اوليه بين دو محور 11 و 12 يک کنسول وجود دارد که در لبه اين کنسول ستوني قرار داده نشده است. اگر در اينجا ستوني قرار ندهيم بعدآ در زمان اجراي کنسول و تيرريزي آن با مشکل مواجه ميشويم و عملآ مجبور به پيروي از دتايلهاي ميشويم که هيچ مرجع معتبري آنها را مورد تاييد قرار نداده است. اگر در لبه کنسول ستون نباشد مجبوريم تير به يک تير ديگر با اتصال گيردار متصل کنيم که اين مساله باعث به وجود آمدن پيچش در تيرها ميبشود که اين مساله در آيين نامه ها با صراحت مورد بحث قرار داده نشده است و ما بايد حتي الامکان از ايجاد پيچش در اعضاي سازه اي فولادي جلوگيري نماييم
پلان اصلاح شده از لينک زير قابل دانلود است:
http://www.savefile.com/files/1897638
عکسي از پلان جديد:

بحث ديگر انتخاب سيستم مقاوم جانبي سازه اي است. به علت سختي هايي که در اجراي سيستم قاب خمشي حداقل در شهرستانها وجود دارد خود من هميشه ترجيح ميدهم که حداقل در کارهاي مسکوني از سيستم قاب ساده فلزي با مهاربند هم محور استفاده نمايم.
در اين پروژه نيز که 8 طبقه ميباشد من باز اين سيستم را انتخاب ميکنم. در پلانها محلهايي که براي قرار گيري بادبند مناسب هستند با خط چين آبي مشخص شده اند. البته لزومي به استفاده از تمامي اين محلها براي بادبند نيست ولي خود من معتقدم که بايد تا آنجا که ميتوان و با اقتصاد پروژه خيلي در تناقض نيست از تعداد بادبند بيشتر استفاده کرد. هر سازه با تنها سه دهانه بادبندي شده به گونه اي که راستاي قابهاي مهاربندي شده همه همزمان موازي يا همرس نباشند قابل پايدارسازي در برابر بارهاي جانبي است. اما تعداد بادبند زياد ميتواند به پخش مناسب نيروها کمک کند و اين مساله ميتواند فشار موضعي بر روي ديافراگمها و اتصالات را هم کم کند و از آپليفتهاي بزرگ هم در پاي ستونها بکاهد. همچنين با اين وضعيت ديگر در سازه سايزهاي خيلي مختلف براي ستونها هم نخواهيم داشت. اصولآ با توجه به وضعيت اجراي نامناسبي که در حال حاضر ديده ميشود نبايد در طراحي خيلي ريسک کرد و تمام بار مسئوليت مقاومت سازه در برابر بارهاي جانبي را تنها بر چند عضو معدود از سازه اعمال نمود.

در اينجا مشخصات کلي پروژه را هم ذکر ميکنم تا براي شروع مشکلي وجود نداشته باشد.
- ساختمان همانطور که گفتم داراي 8 سقف است. در نماهاي نشان داده شده در نقشه معماري که براي دانلود در پستهاي قبلي قرار دادم طبقه زيرزمين ديده نميشود. ولي اين طبقه هم وجود دارد و کاربري آن حالت انباري و موتورخانه دارد و البته بارهاي اين طبقه مستقيمآ به زمين و پي منتقل ميشود نيازي به در نظر گرفتن اثرات آن در طراحي سازه نيست. ارتفاع اين طبقه از کف تا کف طبقه همکف 2.6 متر است. طبعآ چون اين طبقه در قسمت زير تراز 0.0 است لازم است که در پيرامون آن از ديوارهاي حائل بتني استفاده شود. البته مطابق شرايط پروژه نميتوان در هر 4 طرف پلان و به صورت محيطي ديوار حايل قرار داد. اگر چنين مساله اي امکانپذير بود من ترجيح ميدادم که اين ديوارها را به صورت حايل و برشي اجرا کرده و در اين طبقه بادبندها را حذف کنم و تراز پايه را هم يک طبقه بالاتر ببرم. اما براي اين پروژه خاص اين مساله امکانپذير نيست
- غير از همکف کاربري بقيه طبقات مسکوني است. بار زنده براي اين طبقات را 200 کيلوگرم بر متر مربع در نظر ميگيريم و البته قسمتهايي که شامل راه پله هستند را بار 350 کيلوگرم بر متر مربع اعمال ميکنيم
- منطقه قرارگيري سازه منطقه با خطر زلزله زياد (A=0.3) و از لحاظ برف منطقه با برف زياد ميباشد (بار مبناي برف 150 کيلوگرم بر متر مربع) . نوع زمين سازه فعلآ با توجه به آنکه مطالعات ژئوتکنيکي و نتايج آن به دستم نرسيده است نامشخص است که در جهت اطمينان آن را از نوع IV در نظر ميگيريم.
- ارتفاع سازه از تراز مبنا (تراز روي پي) با احتساب 2.6 متر ارتفاع زيرزمين 24.3 متر است که اين ارتفاع از 18 متر بيشتر است. اين مساله بر روي روش تحليل سازه در برابر زلزله موثر است. مطابق بند 2-2-2 آيين نامه 2800 در صورت نامنظم بودن سازه بايد سازه به روش تحليل ديناميکي در برابر زلزله مورد بررسي قرار گيرد. اما فعلآ بررسي اين موضوع را به بعد واگذار ميکنيم. بايد توجه کرد که بخشي از ضوابط مربوط به منظم يا نامنظم بودن سازه وقتي مشخص ميشود که سازه به طور کامل طراحي شده باشد که اين مساله در شروع کار امکانپذير نيست. در اينگونه موارد اگر سازه از لحاظ ضوابطي نظير پلان و شکل کلي و .... منظم باشد ميتوان با فرض منظم بودن سازه را تحليل استاتيکي و طراحي کرد و در آخر کنترل کرد که آيا سازه منظم است يا خير. در آنموقع حتي اگر سازه نامنظم هم باشد با يک تحليل ديناميکي ساده بدون تغيير قابل توجه در مقاطع به دست آمده به مقاطع نهايي رسيد. غير از آن بايد ضابطه بند 2-3-10-4 نيز توجه کرد. مطابق اين بند چون سازه بيش از 5 طبقه است بايد برون از مرکزيت اتفاقي به ميزان 5 درصد در هر طبقه اعمال شود. اين ميزان شايد نياز باشد که مطابق بند 2-3-10-3 تشديد شود. غير از اين مطابق بند 2-11 چون سازه بيش از 5 طبقه است اجزاي سازه اي که جزيي از سيستم مقاوم سازه اي جانبي نيستند ولي از طريق ديافراگم با سيستم مقاوم سازه اي جانبي مرتبط هستند بايد براي اثر ناشي از تغيير مکان جانبي نسبي واقعي طرح طبقه بند 2-5-3 ايين نامه 2800 طراحي شوند. به نظر منظور اين بند ستونهايي که پاي بادبند نيستند و تيرها ميباشد. به نظرم منظور اين بند لنگر ثانويه ايجاد شده در ستونها در اثر خروج از مرکزيت ايجاد شده در آنها در اثر تغيير مکان جانبي زلزله مشابه اثر پي دلتا است که البته در جاي خود بايد در مورد آن بحث کرد. در مورد ضابطه بند 2-12-1 و 2-12-2 چون تعداد طبقات سازه در مرز 8 طبقه است و اين بند براي ساختمانهاي بيش از 8 طبقه اجباري است نيازي به رعايت آن نيست (در نظر گرفتن اثر ديوارهاي غيرسازه اي در سختي جابي سازه و يا در نظر گرفتن تدابير لازم جهت حذف آثار اين ديوارها بر روي رفتار جانبي سازه)
- در مورد زلزله بهره برداري موضوع بند 2-13-1 آيين نامه 2800 هم اين سازه شامل آن نميشود و نيازي به کنترل اين مساله نيست

با سلام خدمت همکاران محترم و جناب آقاي مهندس جعفري گرامي

ضمن سپاس فراوان از ايجاد اين تاپيک، کار بسيار مناسبي انجام داده‌ايد که پروژه فولادي را بصورت مجزا در يک تاپيک مستقل ارائه فرموده‌ايد، بدينترتيب مي‌توان نام تاپيک قبلي را به "پروژه بتني با حضور جمعي اعضاي سايت ايرانسازه" تبديل نمود Idea

اميدوارم اين تاپيک نيز همانند تاپيک پروژه قبلي مورد استقبال اعضاي محترم سايت قرار گيرد، بدون شک مديريت خوب شما در ادامه اين تاپيک موجب خواهد شد تا نتايج چشمگيري از بابت افزايش معلومات فني و مهندسي تمامي اعضا را شاهد باشيم.

با سپاس فراوان.

behsazi نوشته است:

با سلام خدمت همکاران محترم و جناب آقاي مهندس جعفري گرامي

ضمن سپاس فراوان از ايجاد اين تاپيک، کار بسيار مناسبي انجام داده‌ايد که پروژه فولادي را بصورت مجزا در يک تاپيک مستقل ارائه فرموده‌ايد، بدينترتيب مي‌توان نام تاپيک قبلي را به "پروژه بتني با حضور جمعي اعضاي سايت ايرانسازه" تبديل نمود Idea

اميدوارم اين تاپيک نيز همانند تاپيک پروژه قبلي مورد استقبال اعضاي محترم سايت قرار گيرد، بدون شک مديريت خوب شما در ادامه اين تاپيک موجب خواهد شد تا نتايج چشمگيري از بابت افزايش معلومات فني و مهندسي تمامي اعضا را شاهد باشيم.

با سپاس فراوان.

از لطف شما ممنونم. به نظرم بايد اينگونه پروژه ها را به صورت برنامه ريزي شده و به تدريج و البته به گونه اي که دوستان نيز خسته نشوند ادامه دهيم به گونه اي که در انتها از هر هر نوع ساختمان با سيستمهاي سازه اي مختلف و نکات خاص طراحي آن يک نمونه در سايت داشته باشيم که به عنوان يک گنجينه گرانبها بتوان در اختيار همه قرار داد و البته خوبي اين روش هم احتمالآ اين خواهد بود که احتمال سو استفاده از پروژه ها که متاسفانه کم و بيش در حال حاضر وجود دارد تقريبا به صفر ميرسد و البته دوستان نيز استفاده کامل از مطالب را خواهند برد

با تشکر از مهندس جعفری عزیز به عنوان یک پیشنهاد جهت اینکه همکاران عزیز به نوعی از وابستگی به کامپیوتر نیز جدا شوند و هم اینکه به نوعی با سازه رابطه دو طرفه پیدا کنند پیشنهاد می کنم دوستان در گام اول حتماً از تحلیل تقربی استفاده کنند و سعی کنند سیستمهای نوین را نیز در پایداری سازه در نظر بگیرند. استفاده از مهاربندی های SCBF و یا Plate Shear . همچنین سعی کنید مثلاً از سیستمهای خوبی مانند سیستم درختی خمشی که بسیار در زلزله جوابگو است استفاده کنید انتخاب سیستم و تحلیل تقربی سازه به نظر بنده بسیار مهمتر از مدلسازی سازه می باشد امید دارم که دوستان با بحث و تبادل نظر در این پروژه و یا آن پروژه ای که بنده در تاپیک دیگری همانگونه که جنابعالی فرمودید سطح فنی خود را ارتقاء دهند البته لازم به ذکر است این پروژه فکر می کنم برای دوستان بسیار مناسبتر از آن پروژه بنده باشد چراکه همانگونه در آنجا نیز عرض کردم سازه داده شده مربوط به یکی از پروژه های اجرا شده بنده در دبی می باشد و بطور کلی با سیستم میهن عزیزمان متفاوت است و پیشنهاد می کنم دوستان به آن صرفآ جهت ارتقاء سطح دانش بین المللی خود استفاده کنند و انشاالله روزی برایشان قابل استفاده در یک مملکت دیگر باشد.

خب کمي هم در مورد مبحث ششم مقررات ملي ساختماني و برخي ضوابط آن که در اين پروژه بايد مورد توجه قرار گيرد بحث کنيم.

-در مورد بار زنده همانطور که گفتم مقدار 200 کيلوگرم بر متر مربع براي فضاهاي داخلي و 350 کيلوگرم بر متر مربع براي راهروها را در نظر ميگيريم
- بار زنده در بام با توجه به تخت بودن بام و غيرسبک بودن آن بايد 150 کيلوگرم بر متر مربع در نظر گرفته شود.
- بار مبناي برف نيز با توجه به اينکه سازه در منطقه با برف زياد قرار دارد بايد 150 کيلوگرم بر متر مربع در نظر گرفته شود و با توجه به تخت بودن بام همين مقدار به عنوان بار برف بام نيز در نظر گرفته ميشود (Cs=1)
- با توجه به مساوي بودن بار برف و بار زنده بام اعمال يکي از آنها کافيست و نيازي به تعريف هر دو بار نيست. بهتر است که اصلآ بار برف را در نظر نگيريم و همان بار زنده بام را اعمال کنيم
- سرعت مبناي باد در منطقه قرارگيري سازه 100 کيلومتر بر ساعت است که ميتوان از آن براي اعمال بار باد استفاده کرد. ولي معمولآ براي چنين سازه هايي بار باد حاکم نميشود و براي راحتي کار ميتوان از تعريف بار باد صرفنظر کرد.
- در مورد بارهاي ناشي از تغيير دما آيين نامه ضوابط خاصي ارايه نکرده است. ولي به نظر ميرسد که اين بار وقتي قابل توجه خواهد شد که به طور مثال ابعاد سازه در پلان مقدار قابل توجهي گردد. در هر صورت به نظر نميرسد که اين بار هم نيازي به تعريف در برنامه داشته باشد.
- در مورد بار تيغه ها اگر فرض کنيم که از تيغه هاي معمول با استفاده از بلوک سفال استفاده کرده باشيم وزن تيغه ها زير 275 کيلوگرم بر متر مربع خواهد شد و به همين جهت ميتوان بار تيغه ها را به صورت سربار گسترده در نظر گرفت و نيازي به اعمال بار آنها در محل واقعي آن نيست. البته چون وزن اين تيغه ها بيش از 150 کيلوگرم بر متر مربع ميشود لازم است که در محل اين تيغه ها سقف را به طور موضعي تقويت نماييم. اين تقويت البته در آيين نامه مشخص نشده است؛ ولي به نظر من ميتوان به طور مثال در زير ديوارها اگر بر روي تيرچه ها قرار گرفته اند نمره تيرچه ها را بالا برد و يا فاصله تيرچه ها را به هم نزديک کرد. اين مساله بايد در هنگام کشيدن نقشه نهايي مورد نظر قرار گيرد و يا به صورت نوت در کنار نقشه يا پلان تيرريزي درج شود. (در اين مورد خود من به نتيجه اي منطقي و ايين نامه پسند نرسيدم و بعضآ براي اينکه سازه هم خيلي سنگين نشود ترجيح ميدهم که از آن صرفنظر کنم . دوستان اگر روش مناسبي در اين زمينه دارند حتمآ بيان نمايند). در حالتي که تيغه ها مستقيم بر روي پلها قرار ميگيرند به نظرم نياز چنداني به تقويت موضعي سقف نيست و خود پل ميتواند از پس اين مساله برآيد. البته در مورد تيغه ها و حتي ديوارهاي پيراموني من ترجيح زيادي دارم که از ديوارهاي سبک نظير پوما و بهتر از آن ديوارهاي کناف (ساندويچ پنلهاي گچي) استفاده کنم که هم سبکترند و هم اينکه سختي جانبي زيادي ندارند (حداقل در مورد کناف اين مساله توسط مرکز تحقيقات مسکن و ساختمان تاييد شده است) و در حرکت جانبي سازه خللي ايجاد نميکنند
- در مورد بار زنده لازم است که علاوه بر بارهاي گسترده يکنواخت بارهاي نقطه اي نيز به صورت جداگانه اعمال گردد که معمولآ اين بارها حاکم نميشوند و ميتوان از آنها صرفنظر کرد.
- سازه با توجه به اينکه داراي بار گسترده زنده زير 400 کيلوگرم بر متر مربع است و با توجه به نوع کاربري آن غير از طبقه بام داراي شرايط کاهش سربار زنده نيز ميباشد و ميتوان با تعريف بارهاي زنده از نوع reducal live اين مساله را در طراحي در نظر گرفت. ولي مقدار کاهش بار زنده عملآ مقدار قابل توجهي نسبت که به کل بار وارده به سازه نيست و بهتر است جهت راحت کردن محاسبات و البته در جهت اطمينان از آن نيز صرفنظر کرد
- در مورد اثر ضريب ضربه تنها اين مساله در اين سازه براي بار آسانسورها لازم است. البته با توجه به اينکه معمولآ در ابتداي پروژه مشخصات آسانسور نامعلوم است و اينکه معمولآ آسانسورها وزن قابل توجهي ندارند من ترجيح ميدهم که از پرداختن به آن خودداري کنم و در آخر با قضاوت مهندسي محل اثر بار آسانسور را کمي قويتر در نظر بگيرم. در کل من معتقدم که در طراحي نبايد آنقدر به ريزه کاريها بپردازيم که اصل سازه تحت تاثير قرار گيرد و محاسبات به ميزان قبال توجهي سخت و وقتگير شود. ريزه کاريها بايد در انتهاي کار و هنگام ترسيم نقشه با قضاوت مهندسي در نظر گرفته شود

نقل قول:

با تشکر از مهندس جعفری عزیز به عنوان یک پیشنهاد جهت اینکه همکاران عزیز به نوعی از وابستگی به کامپیوتر نیز جدا شوند و هم اینکه به نوعی با سازه رابطه دو طرفه پیدا کنند پیشنهاد می کنم دوستان در گام اول حتماً از تحلیل تقربی استفاده کنند و سعی کنند سیستمهای نوین را نیز در پایداری سازه در نظر بگیرند. استفاده از مهاربندی های SCBF و یا Plate Shear . همچنین سعی کنید مثلاً از سیستمهای خوبی مانند سیستم درختی خمشی که بسیار در زلزله جوابگو است استفاده کنید انتخاب سیستم و تحلیل تقربی سازه به نظر بنده بسیار مهمتر از مدلسازی سازه می باشد امید دارم که دوستان با بحث و تبادل نظر در این پروژه و یا آن پروژه ای که بنده در تاپیک دیگری همانگونه که جنابعالی فرمودید سطح فنی خود را ارتقاء دهند البته لازم به ذکر است این پروژه فکر می کنم برای دوستان بسیار مناسبتر از آن پروژه بنده باشد چراکه همانگونه در آنجا نیز عرض کردم سازه داده شده مربوط به یکی از پروژه های اجرا شده بنده در دبی می باشد و بطور کلی با سیستم میهن عزیزمان متفاوت است و پیشنهاد می کنم دوستان به آن صرفآ جهت ارتقاء سطح دانش بین المللی خود استفاده کنند و انشاالله روزی برایشان قابل استفاده در یک مملکت دیگر باشد.

با تشکر از پيشنهادات شما. در مورد اين پروژه من بيشتر سعي دارم که حالتي کاملآ عملي مطابق با شرايط آيين نامه هاي ايران و مهمتر از آن شرايط اجرايي کشور بدهم و البته اين تاپيک را نمونه اي براي دوستان تازه کارتر قرار دهم. در حال حاضر سيستمي که در کشور خيلي رايج است سيستم قاب ساده فلزي با مهاربند هم محور است. من سعي کردم که حداقل در يک جهت براي اين سازه از سيستم قاب خمشي استفاده کنم ولي با توجه به شرايط اجرايي اين تصميم را در آخر حداقل براي اين پروژه عاقلانه نديدم و استفاده از اين سيستم ساده و روتين را به سيستمهاي ديگر ترجيح دادم. در مورد سيستم قاب خمشي چند نکته وجود دارد که اجراي کار را کمي سخت ميکند. مهمترين آن جوش اتصال گيردار تير به ستون است که عملآ اکثريت جوشکاران قادر به انجام جوش نفوذي با کيفتي حداقلي نيستند و البته ورقهاي اتصال هم نياز به کونيک شدن دارند که اين مساله نيز کمي هزينه هاي کار را بالا ميبرد. به اينها بايد بحث اتصالات سخت کننده داخل جان ستون در مجاورت بال بالا و پايين تيرها را هم اضافه کرد. ضمن اينکه اگر ارتفاع تيرهاي متصل شونده به يک ستون متفاوت باشد در اين زمينه مشکلات بيشتر ميشود و يا بايد سخت کننده ها به صورت کج در داخل ستون جوش شوند که مجاور هر دو بال تيرهاي با ارتفاع متفاوت قرار گيرند و يا اينکه بيش از يک جفت سخت کننده در محل اتصال تير به ستون استفاده گردد.
در مورد سيستمهايي که نام برديد اين سيستمها جزو سيستمهاي مورد قبول آيين نامه هاي ايران نيستند هر چند که در صورت استفاده از آيين نامه هاي معتبر منعي هم براي استفاده از آنها وجود ندارد.
در مورد تحلليل تقريبي نظر شما را دقيق متوجه نشدم. با توجه به اينکه سيستم قاب خمشي نيست درجه نامعيني سازه زياد نيست و فکر نميکنم نيازي به تحليل تقريبي باشد. به نظرم روش تحليل تقريبي بيشتر براي سازه هاي قاب خمشي استفاده ميشود تا سازه هاي قاب بادبندي. البته اگر من اشتباه ميکنم بسيار خوشحال ميشوم که اشتباه من را اصلاح نماييد. در مورد سيستم درختي هم اگر بيشتر توضيح دهيد خوشحال ميشوم.حداقل تحت اين نام چيزي در اين مورد نشنيده ام.
در مورد پروژه اي هم که قرار داديد به نظرم آنهم ميتواند به پروژه اي مفيد تبديل شود. ولي با توجه به اينکه دوستان استفاده کننده از سايت در سطوح مختلفي قرار دارند لازم باشد که نمونه هاي مختلفي از پروژه هاي مختلف و با استفاده از سيستمهاي متنوع وجود داشته باشد و مورد بحث قرار گيرد تا به تدريج مجموعه اي کامل از پروژه ها ايجاد گردد