طبق آیین نامه ملی مبحث 10 طراحی سازه فولادی به روش تنش مجازASD همانند آیین نامه های AISC-ASD , UBC انجام میگیرد.
کنترل فشردگی مقاطع:
چنانچه از AISC برای طراحی سازه فلزی اسفاده شود میبایست مقدار تنش مجازFb برای تیرها فشرده درنظر گرفته شود و از 0.6Fy به مقدار 0.66 Fy تغییر یابد.
برای ستون ها به دلیل استفاده از جوش در مقاطع جفت و عدم پیوستگی کامل طبق بند 10-1-5-4 مقطع فشرده نخواهد بود.با افزایش فاصله پروفایل های سازنده ستون ها میتوان قدرت مقطع جفت را در دو جهت مساوی کرد.
برای بادبندها هم نیازی به فشرده بودن مقاطع نیست که برای این منظور، استفاده از قابلیت Auto Select در Etabs برای طراحی بادبند ها لازم نیست و این اجزاء در سازه با معرفی و تغییر مقطع کنترل میگردند.
افزایش تنش مجاز در آیین نامه ها:
در صورت استفاده از آیین نامه UBC برای طراحی سازه فلزی بجهت احتمال کم وقوع بار زلزله در حالت وجود بار زنده یا باد میتوان تنش مجاز را 33% افزایش داد یا باید ضرایب 0.75 در ترکیبات بار شامل بار زلزله اعمال شود. با تعریف UBC ،برنامه تنش مجاز را افزایش نمی دهد و مطابق توضیحات ذکر شده میبایست در ترکیب بارهایی که شامل نیروی زلزله میباشند همگی در 0.75 ضرب گردند.
چنانچه در ETABS از آیین نامه AISC استفاده شود. طبق تعریف در پیشفرض تنظیمات آیین نامه، هنگامی که به ترکیب بار دارای زلزله میرسد، افزایش تنش مجاز لحاظ میشود و لازم نیست که این ضریب در ترکیبات بار وارد شود. برنامه ضریب کاهش 0.75 بار را به صورت افزایش 1.33 تنش مجاز لحاظ خواهد کرد.البته توجه داشته باشید چنانچه بخواهید با نیرویی که از ETABS در این حالت برداشت میکنید طراحی را کنترل کنید ،باید تنش مجاز را در 1.33 ضرب کرد.
کنترل ترکیبات بار پیوست 2-2800 :
در طراحی ستون ها میبایست ترکیبات بار ویژه پیوست 2 آیین نامه 2800 نیز جداگانه بررسی شود.برای این منظور چنانچه از UBC برای طراحی سازه استفاده شود همانطور که در ادامه گفته خواهدشدامکان منظور نمودن این کنترل در خود Etabs وجود خواهد داشت، اما بدلیل اینکه مراجعی از قبیل نظام مهندسی ساختمان استان تهران استفاده از UBC را در طراحی سازه ها مجاز نمی داند و از لحاظ شباهت آیین نامه ای AISC نزدیک تر به آیین نامه ملی ما دیده شده است لذا میبایست پس از آنالیز و طراحی سازه با AISC خروجی مربوط به نیروی محوری ناشی از بار مرده ،زنده و زلزله درستون ها برداشت شود و با توجه به این نکته که در AISC تنش مجاز آیین نامه ای در 1.33 بطور پیش فرض ضرب گردیده لذا با ضرب مجموع نیروی محوری در ضریب 1.33 این افزایش تنش مجاز خنثی شود و ضوابط مربوطه برای کنترل کشش و فشار برای ستون ها درنظر گرفته شود..نتایج مربوط به کنترل ستون ها طبق پیوست 2 -2800 برای ستون های کناری مهاربندها بحرانی ترخواهد بود.
تنظیمات لرزه ای ویژه پیوست2-2800 در Etabs :
آیین نامه UBC مشابه آیین نامه AISC میباشد و تنها ترکیبات بار و ضوابط لرزه ای آن متفاوت است.ضوابط لرزه ای آیین نامه در پیوست دوم 2800 ایران مشابه ضوابط لرزه ای آیین نامه UBC میباشد.البته در ترکیبات بار اندکی در ضرایب تفاوت وجود دارد که در UBC در جهت اطمینان است.برای درنظر گرفتن ضوابط لرزه ای پیوست2 آیین نامه 2800 برای کنترل ستون ها میبایست از منوی Define>Seismic Data>include Seismic Data فعال گردد که در این منو چون گزینه های مرتبط همگی مربوط به آیین نامه UBC میباشد وجز ضریب امگا از بقیه در 2800 حرفی به میان نیامده بنابراین با مقادیر Rh=1 , DL factor=0 آنها را خنثی مینماییم و مطابق مبحث10 برای ضریب امگا مقدار 0.4 برابر ضریب رفتارسازه در همان جهت را منظور مینماییم.
پس از طراحی سازه با UBCچنانچه ترکیب بار ویژه حاکم شود در قسمت Detail جزئیات طراحی هر ستون عبارت Special Combo درج میگردد که معمولا برای ستون ها کنار بادبند ها این ترکیب بار بحرانی خواهد بود.
در سازه فلزی جهت طراحی نیازی به لحاظ اثر پی دلتا نیست اما در سازه های فاقد مهار جانبی برای کنترل جابجایی نسبی طبقات استفاده از پی دلتا توصیه میشود.
تنظیمات ترکیب دو سیستم سازه ای در Etabs :
برای تنظیم آیین نامه و پارامترهای آن با اجرای دستور Option>Preferences>Steel Design پس از اتتخاب آیین نامه طراحی از کشوی Frame Type به جهت محدودیت برنامه برای سازه هایی که در دو طرف دارای دو سیستم متفاوت هستند به اشکالاتی بر میخوریم که برای دو حالت مهم و متداول در سازه ها نحوه برطرف نمودن مشکل مربوطه بیان شده است:
اگر در یک سمت قاب مهاربندی همگرا و در جهت عمود قاب مهاربندی واگرا داشته باشیم:
ابتا کلیه تیر،ستون و بادبند های سازه از نوع Braced Frame تعریف کنیدو هنگام طراحی تیر ها ، ستون ها و بادبند های واگرا از منویDesign>SFD>View Overwrites از نوع EBF درنظر گرفته شوند.لازم است ستون هایی که از یک طرف به بادبند واگرا و از طرف دیگر به بادبند همگرا وصل میشوند دو بار طراحی شوند.یکبار به صورت Braced Frame و بار دیگر EBF.
اگر در یک سمت قاب خمشی(با هر نوع شکل پذیری) و در سمت دیگر سیستم مهاربندی دشته باشیم:
در این حالت میبایست جهت طراحی دقیق از همان ابتدا دو فایل ایجاد نمود. یکی از نوع قاب خمشی و دیگری از نوع قاب مهاربندی تعریف گردد.برای هریک از این دو فایل تیر ها و ستون ها همگی در جهت اطمینان برای هر دو سمت از نوع قاب خمشی تعریف گردد(چراکه سیستم مهاربندی برای تیرها و ستون ها دارای الزامات خاصی در آیین نامه نیست).برای بادبندها از منویDesign>SFD>View Overwrites نوع آنها انتخاب شود ودر تنظیمات ویژه پیوست 2-2800 برای هر کدام از دو فایل ضریب رفتار سیستم مرتبط در نظر گرفته شود. با مقایسه نتایج دو فایل در نهایت تیر ستون و بادبند ها برای بهینه نمودن جواب کنترل میگردد.
تنظیم پارامتر های طراحی:
- با انتخاب تیر ها و اجرای دستور Design>SFD>View Overwrites گزینهUnbraced Length Ratio(minor.LTB) بدلیل اینکه تیر های سقف توسط تیرچه ها و دال بتنی مهار میشوند و امکان کمانش جانبی پیچشی ندارند ، برابر مقداری کوچک ) معمولا 0.05 یا 0.01 (درنظر گرفته شود.درواقع این ضریب به منزله فاصله بین تکیه گاه های جانبی بال فشاری تیر است. چنانچه از AISC برای طراحی سازه فلزی اسفاده شود میبایست تیرها فشرده درنظر گرفته شود و مقدار تنش مجازFb تیرها از 0.6Fy به مقدار 0.66 Fy تغییر داده شود.
- با انتخاب ستون ها ضریب Cm ستون ها در جهت قاب خمشی طبق بند 10-1-6-1 مبحث 10 Moment Coefficient(Cm Major) برابر 0.85 و در جهتی که ستون به بادبند در ارتباط است ضریب طول موثر ستون حول همان محور Efficient Length Factior (K) برابر 1 منظور گردد.(این ضریب برای ستون هایی که در قاب مهاربندی نیستند توسط برنامه محاسبه میگردد)
- با انتخاب بادبند ها برای بادبند های همگرا x برای کمانش درون صفحه که در Etabs بطور پیشفرض محوری که درون صفحه است محور اصلی تعریف میشود مقدار Unbraced Length Ratio(Major)=0.5 و برای کمنش خارج از صفحه این مقدار Unbraced Length Ratio(Minor)=0.67 تعریف میگردد.(این مقدار برای بادبند های واگرا پیش فرض 1 تعریف میشود .
- در Etabs تیر های I شکل یا ناودانی که دو انتهای آنها مفصلی باشد چنانچه درون سقف با مقطع Deck قرار گیرند بطور پیش فرض مرکب طراحی میشوند که در طراحی سازه یا سقف مرکب میبایست ابتدا این تیر ها را از حالت پیش فرض خارج کرده و پردازنده طراحی فولادی را برای آنها انتخاب کنیم. برای این منظور پس از انتخاب کلیه تیر های اصلی سازه دستور Design>Overwrite Frame Design Procedure را اجرا کرده و در جبه ظاهر شده گزینه Steel Frame Design را انتخاب کنید تا نرم افزار تمام تیر ها را بصورت اعضای فولادی طراحی کند .
- طراحی اتصالات مفصلی و خمشی سازه فلزی برای برش و خمشی موجود میبایست ضوابط درج شده در مبحث 10-3 برای قاب خمشی معمولی ،متوسط و ویژه را شامل شود. جهت طراحی اتصالات برشی (مفصلی)تیر ها به ستون ها میتوان نیروی برشی اتصالات ر از خروجی مربوط P-M Colors/Beam Shear Force گرفته شود.برای قاب خمشی متوسط طبق بند 10-3-8-4 میبایست اتصال براساس ظرفیت خمشی پلاستیک M=Zfy طراحی گرددکه نتایج Etabs هم بر اساس همین لنگر پلاستیک است و میتوان از نتایج Etabs استفاده نمود
اتصالات وصله بادبند ها میبایست طبق بند 10-3-10-3 طراحی گردد. که میتوان در جهت اطمینان از خروجی Etabs در طراحی سازه با UBC استفاده نمود. برای طراحی اتصالات بادبند، نیروی محوری بادبند را میتوان از P-M Colors Brace Axial Force دریافت نمود.
