جواب : در سال 1997 مجموعه‌ای تحت عنوان NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Program)، از ترکیب زیرمجموعه‌هایی نظیر: FEMA (Federal Emergency Management Agency)، NIST (National Institute of Standard and Technology)، NSF (National Science Foundation)، USGS (United State Geological Survey) شکل گرفته است که هدف اصلی آن کنترل کارهای مربوط به خطرات زلزله است. یکی از محصولاتی است که از همکاری FEMA با NEHRP در سال 2009 استخراج شده است FEMAp695 است که هدف آن تبیین چارچوب و رویکردی قابل اطمینان در محاسبه ضریب رفتار انواع سیستم‌های باربر جانبی و دست‌یابی به سطح ایمنی مطلوب در برابر فروریزش است. رویکرد این دستورالعمل شامل انتخاب مجموعه‌ای از سازه‌های مختلف به عنوان الگوهای بیانگر سیستم مقاوم لرزه‌ای، مدل‌ سازی غیرخطی سازه‌های الگو، تحلیل غیرخطی این سازه‌ ها و نهایتاً ارزیابی رفتار لرزه‌ ای این سیستم ها است. لازم به ذکر است که این دستورالعمل عدم قطعیت های موجود در روند طراحی و مدلسازی براساس داده‌های آزمایشگاهی را مد نظر قرار داده و در واقع ترکیبی از مفاهیم موجود در آیین نامه‌های طراحی را به همراه تحلیل های مدرن غیرخطی و روش های ارزیابی احتمالاتی به کار می گیرد.

پاسخ: در مواردی که می‌خواین مثالهای کلاسیک دینامیک سازه رو با سپ حل کنید مثلا فقط سختی و میرایی و جرم رو دارین و مقطع تیر و ستون مشخص نیست و یا در مواردی که ساختمان برشی می‌خواین مدل کنین بهتره به جای المان فریم باید از المان لینک دو گره ای خطی استفاده کنید، در المان لینک به جای اختصاص مقطع میتونید ماتریس سختی و میرایی رو خودتون به عضو در مختصات محلی تخصیص بدین. یه مثال ساده از دینامیک سازه چوپرا تو این هفته براتون تو کانال میزاریم.

پاسخ: در نرم افزار ایتبس بعد از ورژن ۹.۷.۴ قابلیتی قرار داده شد تحت عنوان detailing که امکان تولید نقشه های سازه ای را در داخل خود نرم افزار فراهم آورد به گونه ای که نرم افزار برای ساختمان های بتن مسلح و یا فولادی میتواند نقشه ارائه کند اما این نقشه ها در حال حاضر فاقد کیفیت و استاندارد لازم هستند اگر بررسی نمایید متوجه میشوید که نقشه ها کاملا پارامتریک هستن و جزئیات کافی ندارند و ابعاد و اندازه تیرها و ستون ها با پارامتر مشخص شده اند و در جداول اطلاعات ارائه شده اند و هنوز از نرم افزارهای تولید نقشه ایرانی مثل سازه ۹۰ یا ابرسازه جلوتر نرفته است و به کیفیت این نرم افزار ها نرسیده است احتمالا در ورژن های آینده این قابلیت تکامل اساسی پیدا خواهد کرد.

پاسخ: به طور کلی تیرهای با ارتفاع جان کم مثل تیرورق های ساختمان های متعارف دارای مقاومت پیچشی زیاد نسبت به مقاومت جانبی بوده و در این تیرها کمانش مقطع با کمانش جانبی بال آغاز و با پیچش مقطع تکمیل میشود حال اگر در این تیرها حتی یکی از بالها (مثلا بال فوقانی مهار در سقف کامپوزیت) مهار جانبی پیوسته داشته باشد امکان پیچش برای مقطع وجود نداشته و نیازی به تعبیه مهار جانبی برای بال فشاری پایین نخواهد بود. این موضوع در مبحث دهم فصل طراحی لرزه ای نیز ارائه شده است. (فرض کنید حتی در بدترین شرایط تیرهای فرعی سقف نیز موازی تیر مورد بحث است.) اما در مورد تیرهایی با ارتفاع جان زیاد مانند تیرورق های پل ها و برخی تیرهای خاص ساختمانی، به علت ارتفاع زیاد جان مقاومت پیچشی مقطع در مقابل مقاومت کمانش جانبی (ستونی) بال فشاری بسیار کم بوده و می‌توان ادعا نمود که بال فشاری در این تیرها اگر کمانش نماید هیچ گونه مقاومتی از طرف بال کششی در مقابل کمانش آن وجود نخواهد داشت تحت این شرایط هر دو بال فشاری فوقانی و تحتانی باید مهار جانبی داشته باشند از آنجایی که در سقفهای کامپوزیت بال فوقانی مهار پیوسته دارد کافیست در نواحی که بال تحتانی تحت فشار است مانند نواحی بحرانی، بال فشاری تحتانی نیز با یک مهار جانبی به دال مقید شود. در شرایطی که در مورد اخیر جان مقطع در یک مقطع خاص دارای سخت کننده عرضی باشد، به طور مشابه کمانش جانبی در آن مقطع به علت مقاومت زیاد جان به صورت پیچشی رخ داده و اگر بال فوقانی مهار پیوسته داشته باشد، بال فشاری تحتانی تیر در محل سخت کننده نیز امکان کمانش جانبی نخواهد داشت و عملا در محل سخت کننده مهارشده تلقی میشود.

.پاسخ: آیین نامه ۲۸۰۰ الزام نمیکنه که دوره تناوب تحلیلی که برای سازه بدست میارین باید کوچکتر از ‌۱.۲۵ برابر پریود تجربی بدست بیاد. منظور آیین نامه این است که اگر دوره تناوب محاسباتی شما در ساختمان های متعارف که توزیع جرم و سختی در آنها در طبقات متوازن است، از ۱.۲۵ برابر دوره تناوب تجربی بیشتر شد باید به جای دوره تناوب محاسباتی از ۱.۲۵ برابر دوره تناوب تجربی برای محاسبه برش پایه در روش استاتیکی معادل استفاده کنید و از این مقدار برای طراحی استفاده کنید نمی‌خواد دنبال .راهی باشین که دوره تناوب محاسباتی رو به ۱.۲۵ برابر پریود تجربی برسونید اصلا منظور آیین نامه این نیست! اگر سازه شما غیرساختمانی یا ساختمانی غیرمتعارف است میتوانید بدون توجه به محدودیت ۱.۲۵ برابر پریود تجربی آیین نامه از ۰.۸ پریود محاسباتی نرم افزار (با فرض عدم مدلسازی میان قاب ها) برای محاسبه برش پایه استاتیکی استفاده کنید.

پاسخ: ببینید به عنوان نمونه فقط برای سازه های فولادی توضیح میدم برای بتنی هم مشابه است، همچنین توضیحات بنده صرفا برای بارهای ثقلی و دائمی هست. در سازه های فولادی اکثر طراحان بر اساس آیین نامه ها در روش حدی، نیروهای طراحی را از تحلیل خطی بدست می آورند و با مقاومت نهایی پلاستیک مقطع مقایسه می‌کنند فرض کنید کلیه اعضا ضوابط فشردگی را ارضا نموده و کمانش های کلی و موضعی در آن ها رخ ندهد، در این شرایط مثلا در تیرها از لنگر پلاستیک استفاده میشود خوب ببینیم کار آیین نامه تا چه حد تقریب دارد و محافظه کارانه است: ببینید به عنوان نمونه نمودار لنگر-انحنای تیرهای فولادی رو در نظر بگیرید نمودار لنگر-انحنای مقطع تا کجا خطی است؟ بدیهی است که این نمودار تا حد لنگر تسلیم مقطع یعنی SFy خطی است و بعد از آن غیرخطی شده و تا لنگر پلاستیک یعنی ZFy ادامه می یابد و بعد از آن به طور ایده آل، منحنی افقی می‌شود یعنی بعد از تغییرشکل نظیر لنگر پلاستیک بدون افزایش بار تغییرشکل ها به سرعت رشد نموده و ممکن است شکست عضو حاصل شود، به طور کلی چون ناحیه غیرخطی بین لنگر تسلیم و لنگر پلاستیک کوچک است (در فولاد تقریبا Mp/My=1.1 است)، به همین دلیل آیین نامه های طراحی متعارف و نیز آیین نامه های تحلیل غیرخطی این ناحیه را خطی فرض نموده و از همان شیب قبل از لنگر تسلیم استفاده میکنند، یعنی نمودار لنگر-انحنای ایده آل شده آیین نامه ها تا لنگر پلاستیک خطی بوده و بعد از آن افقی میشود، این فرض خطی بودن قسمت قبل از لنگر پلاستیک حتی در کارهای غیرخطی و تحقیقاتی نیز بسیار مرسوم است و تقریب بسیار کمی دارد در بتنی نیز همینطور است فقط برای شیب قسمت قبل از لنگر پلاستیک یا همان لنگر نهایی اسمی مقطع، از سختی موثر با معرفی ضرایب ترک خوردگی استفاده میشود که توضیحات آن را در کانال قبلا ارائه نمودم. از طرفی تحت بارهای دائمی اجازه عبور از لنگر پلاستیک را نداریم چون اگر از تغییرشکل نظیر تسلیم عبور کنیم رشد تغییرشکل ها در نیروی ثابت دائمی منجر به شکست سازه میشود بنابراین وقتی با تحلیل خطی سازه را تحت بارهای ثقلی و دائمی تحلیل میکنیم و مقطع اعضا را طوری انتخاب میکنیم که کلیه المان ها نیرویی کمتر از ظرفیت پلاستیک خود داشته باشند، عملا هیچ تقریب منطقی وارد نشده است.

پاسخ : برای انجام تحلیل سازه تحت اثر تغییرات دما در اعضای سازه در نرم افزار سپ و یا ایتبس (برای لحاظ اثر اختلاف دمای زمان ساخت و نصب اعضای سازه با حداقل دما و حداکثر دمای طراحی در طول عمر مفید سازه)٬ باید سقف ها را حتما از حالت دیافراگم صلب خارج نموده و با شناسایی و تصمیم گیری در مورد سناریوهای بارگذاری حرارتی نسبت به تحلیل حرارتی اعضا اقدام نمود، نکته مهم این است که به طور متعارف در آیین نامه ها تغییر دمای یکنواخت بر روی کلیه المان ها اعمال می‌شود اما بهتر است با یک قضاوت مهندسی، صرفا بر روی المانهایی که تحت تأثیر تغییرات دما هستند، این بار حرارتی اعمال شود. معمولا هر چه ابعاد سازه بیشتر میشود المانهایی که در قسمت میانی سازه هستند نیروی محوری زیادی در آن ها ایجاد می‌شود که این نیروها تا حدود ۴۰ متر مقدار بزرگی نبوده و طرح را کنترل نمیکنند.

پاسخ: همون طور که میدونید برای تعیین ظرفیت خمشی تیرها در روش حدی بال و جان المان های غیر لرزه ای میتواند فشرده و یا غیر فشرده باشد و از نظر آیین نامه مشکلی ندارد لیکن برای مقاطع غیرفشرده، ظرفیت خمشی به نسبت لاغری اجزای مقطع عددی بین 0.7SFy و ZFy خواهد بود در حالی که برای مقاطع فشرده (با فرض اتکای جانبی بال فشاری تیر)، ظرفیت خمشی اسمی مقطع ZFy است. در نرم افزار ایتبس هم در ورژن ۹.۷.۴ و هم در ورژن ۲۰۱۶ برای آنکه فشردگی و یا غیر فشرده بودن مقطع کنترل شود، باید مقاطع المانهای فولادی به صورت دسته بندی خود نرم افزار معرفی شود و نه به صورت SD section. در صورتی که مقطع توسط کاربر با SD Section ساخته شده باشد چون نرم افزار دسته بندی مقطع را نمی‌فهمد تا فشردگی اجزای مقطع را کنترل کند، مطابق توضیحات ارائه شده در منوال نرم افزار، به طور منطقی نرم افزار مقطع را بدون کنترل فشردگی با ظرفیت خمشی SFy در نظر می‌گیرد و از آنجایی که در تیرهای لرزه بر سازه، فشردگی لرزه ای (مرتبه ای بالاتر از فشردگی معمولی) الزام آیین نامه است و طراحان تیرهای لرزه بر رو فشرده لرزه ای انتخاب میکنند، بنابراین نتایج طراحی نرم افزار به میزان Z/S محافظه کارانه طراحی شده یعنی سازه حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد برای مقاطع آی شکل محافظه کارانه طراحی شده البته هرچند برای تیرهای غیرلرزه ای فشردگی مقطع خمشی الزامی نیست اما در ایران مرسوم است که تیرهای فرعی و شاهتیرهای مفصلی و غیرلرزه بر رو هم فشرده میگیرند. لازم به توضیح است این مشکل جدید در نرم افزار ایتبس ۲۰۱۶ نیست، و برخی اساتید نرم افزار از اونجایی که با ورژنهای قدیم کار نکردن و به هر دو نرم افزار قدیم و جدید ایتبس تسلط ندارند، این موضوع رو مطرح میکنن، من به این عزیزان توصیه میکنم یک مسئله رو حتی در ایتبس ۹.۷.۴ بررسی کنن: اگر در ایتبس قدیم و با روش تنش مجاز هم سازه رو طراحی کنید در صورتی که از مقاطع SD استفاده کنید متوجه میشین که نرم افزار شکل و دسته بندی مقطع رو تشخیص نمیده (یعنی تشخیص نمیده اجزای فشاری مقطع کدام ها هستند و شرایط تکیه گاهی لبه ورق ها چگونه است؟) و اگر فشرده هم باشه٬ نرم افزار غیرفشرده اعلام می‌کنه و تنش خمشی مجاز رو به جای 0.66Fy (معادل 0.9ZFy در روش حدی) برابر 0.6Fy (معادل 0.9SFy در روش حدی) در نظر میگیره و دقیقا مطابق رویکردش در LRFD عمل می‌کنه. برای حل این مشکل بهترین کار روش زیر است: در نرم افزار مقاطع رو در SD بکشید و ‌مشخصات هندسی مقطع رو یادداشت کنید، بعد مقاطع مشابه با مقاطعتون رو که در نرم افزار هست (آی شکل، باکس و …) پیدا کنید مثلا مقطع دوبل IPE با یا بدون ورق تقویت و مقطع دوبل ناودانی را به صورت فرضی باکس معرفی کنید در نرم افزار، اما چون مقطع باکس نیست باید یه خروجی xml از مقاطعتون بگیرین و مشخصات مقطع رو دستی در فایل xml بر اساس نتایج SD section اصلاح نمایید و مجددا فایل xml رو به نرم افزار معرفی کنید فقط به صورت دستی کنترل کنید و مطمئن شوید که مقطع ترکیبی شما مطابق آیین نامه فشرده و یا فشرده لرزه ای باشد، البته در آیین نامه هم ممکنه شکل مقطع شما در جدول کنترل فشردگی نباشه، باید برای این موضوع با توجه به توزیع تنش در هر یک از اجزای فشاری مقطعتون و نیز گیرداری لبه های ورقها با مقاطع موجود در جدول مشابهت سازی کنید. مقاطع رو هم سعی کنید خودتون مختص پروژتون بسازین. توجه داشته باشین مقاطع نورد شده آی شکل با ورق تقویت رو هم بهتره با همین روش به صورت فرضی آی شکل معرفی کنید.

پاسخ: بله امکان تحلیل بعد از کمانش وجود دارد، فقط باید اثر ناکاملی عضو رو در نظر بگیرید و با اعمال یک بار محوری فزاینده استاتیکی غیرخطی با لحاظ غیرخطی هندسی و لحاظ تفییرشکل های بزرگ انجام بدین، برای این تحلیل نمیتوان از تحلیل مقدار ویژه کمانش پیش فرض نرم افزار استفاده کرد.

پاسخ: ببینید در نرم افزار ایتبس اگر بخواین تیر عمیق مدل و درست تحلیل کنید حتما باید از المان شل استفاده کنید برای مدلسازی آن تیر مانند spandral در دیوار برشی کوپله، طراحی تیر عمیق بتنی در ایتبس به صورت spandral قابل انجام است و ضوابط میلگردگذاری قطری برای تیرهای عمیق را لحاظ میکند، اما در سپ قابل انجام نیست، طراحی تیر عمیق فولادی نیز هم در نرم افزار ایتبس و هم نرم افزار سپ بعد از مدلسازی با المان شل و کنترل تنش در نقاط مختلف در شل قابل انجام است.

پاسخ: در تیر متغیر بتنی چون بحث کمانش پیچشی-جانبی بال فشاری مطرح نیست، طراحی هر مقطع از تیر متغیر بتنی بر اساس ارتفاع آن مقطع و روابط طراحی خمشی انجام میشود اما در تیر فولادی چون روابط کمانش پیچشی-جانبی مطرح است، در صورتی که بال فشاری دارای اتکای جانبی نباشد، مطابق بررسی های بنده اشکال دارد (مخصوصا در سوله ها) و کمانش پیچشی-جانبی را مطابق AISC25 انجام نمیدهد که در فیلمی که برای طراحی مقاطع غیرمنشوری در کانال قرار داده شده به این موضوع پرداخته شده است، این قابلیت در ایتبس و سپ مشترک است.

پاسخ: اگر بال فشاری تیر خمیده دارای اتکای جانبی باشد بله درست انجام میدهد در غیر اینصورت نتایج درست نیست البته باید عرض کنیم آیین نامه ها نیز در زمینه تیر خمیده تکامل نداشته اند و ضعف دارند.

پاسخ: در این مورد به مقاله تحلیلی که در مورد انواع المان های غیرخطی در نرم افزارها در کانال گذاشتیم رجوع کنید.

.