X
تبلیغات
پارس بنا گذار

پارس بنا گذار

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);}
  مشخصات پروژه : ساختمان بتن آرمه موردنظر که شکل آن در صفحه بعدی آورده شده است, دارای دهانه های طولی و عرضی است که اعضای باربر آنها را دالها , تيرها , ستونها و ديوارها تشکيل ميدهند. طول دهانه ها و ارتفاع طبقات زيرزمين, پارکينگ و ساير طبقات روی شکل مشخص شده است. سربارها براساس آيين نامه بارگذاری 519 و آيين نامه زلزله 2800 ايران تعيين گرديده است و طراحی نيز براساس آئين نامه بتن ايران انجام شده است. اين ساختمان دارای دو ديوار برشی به ضخامت 25 سانتيمتر در يک جهت می باشد که آناليز آن همراه با آناليز قابهای آن انجام می شود. سيستم باربر جانبی آن در يک جهت قاب خمشی ويژه و در جهت ديگر ترکيبی از ديوار برشی ويژه و قاب خمشی ويژه است. شرايط محيط ملايم بوده و نوع زمين از نوع 2(شن و ماسه مترکم) با مقاومت مجاز σ=270KN/m2 می باشد. مقاومت مشخصه فشاری بتن fc=25MPa وفولادهای اصلی در اعضاء از نوع فولاد آجدار با fy=400MPa و تنگها از نوع فولاد آجدار با fy=300MPa می باشد. ديوارهای ساختمان در قسمت بيرونی(پيرامونی) با ضخامت 20 سانتيمتر و با احتساب 40% بازشو از جنس آجر مجوف هستند. تيغه های داخلی با ضخامت 10 سانتيمتر از جنس آجر مجوف بوده و نازک کاريهای مربوط به ديوارهای داخلی و ستونها و قسمت پائين سقفها به صورت فرضی انتخاب گرديده و قسمت روکاری ساختمان از سنگ گرانيت انتخاب شده است. 1- ترسيم مقاطع سه تيپ کف و تعيين بار مرده و سربار کف ها با برآورد تقريبي ضخامت دالها با فرض اينکه از نوع دال با ضخامت يکنواخت باشند مقاطع تيپ هاي کف(پارکينگ, مسکوني و بام) در نقشه هاي پيوست ترسيم شده است. الف ) تعيين ضخامت دال : سيستم دال اين ساختمان دو طرفه مي‌باشد كه بر اساس روابط موجود براي دالهاي دوطرفه ، براي حدس اوليه ابعاد داريم : h = (1/160) * (محيط) ضخامت دال در بزرگترين چشمه :   h = (1/160) ( 2 * (6.0+5.2) ) = 0.14m = 14 cm بنابراين با فرض يکنواخت بودن ضخامت دال, مقدار 15 سانتي متر بعنوان ضخامت دال پيشنهاد مي شود. ب)محاسبه بار کف ها: - دال بتني بام براي پوشش كف در بام از آسفالت استفاده شده است. وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   110 1 2200 0.05 آسفالت 15 - - - قير گوني در دو لابه 160 1 1600 0.1 پوكه براي شيب بندي 360 1 2400 0.15 دال بتني 32 1 1600 0.02 گچ و خاك 13 1 1300 0.01 سفيد كاري جمع :     690   kg/m2   -دال بتني در طبقات : وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   110 1 2200 0.05 موزاييك و ملات 80 1 1600 0.05 پوكه 360 1 2400 0.15 دال بتني 32 1 1600 0.02 گچ و خاك 13 1 1300 0.01 سفيد كاري جمع :      595 kg/m2 مقدار 5 سانتيمتر پوكه براي ايجاد فضاي مناسب جهت انتقال و جاسازي تجهيزات در نظر گرقته شده است. -دال بتني طبقه همکف : وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   42 1 2100 0.02 ملات ماسه سيمان 91 1 1300 0.07 پوكه 360 1 2400 0.15 دال بتني مسلح 21 1 2100 0.01 پوشش کنيتکس جمع :      514 kg/m2 ج)محاسبه بار سطحي ديوارها: - ديوارهاي داخلي(تيغه ها): براي ديوار داخلي , از دو لايه نازك كاري ( گچ و خاك , سفيد كاري ) استفاده شده است. (جزئيات مطابق ديتيلها) وزن واحد سطح تعداد وزن واحد حجم ضخامت به متر   85 1 850 0.100 آجر مجوف 48 2 1600 0.015 گچ و خاك 13 2 1300 0.005 سفيد كاري                         جمع :      146 kg/m2 وزن اين تيغه ها بصورت گسترده همراه با بارهاي زنده به حساب مي آيد. - ديوار پيراموني : وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   170 1 850 0.20 آجر مجوف و ملات 56 1 2800 0.02 سنگ گرانيت 44 1 2200 0.02 ملات پشت سنگ 32 1 1600 0.02 گچ و خاك 13 1 1300 0.01 سفيد كاري جمع :      315   kg/m2 وزن واحد سطح براي ديوار پيراموني در جهت ديوار برشي برابر kg/m2   315 ميباشد. با احتساب 40 درصد بازشو در جهت قاب خمشي داريم :                                 وزن واحد سطح ديوار در جهت قاب خمشي  =315×( 1 – 0.4 ) =189 kg/m2     - ديوار برشي :   وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   170 1 850 0.20 آجر مجوف و ملات 56 1 2800 0.02 سنگ گرانيت 44 1 2200 0.02 ملات پشت سنگ 612 1 2450 0.25 بتن مسلح 32 1 1600 0.02 گچ و خاك 13 1 1300 0.01 سفيد كاري جمع :      757   kg/m2   - دورچيني بام : وزن واحد سطح kg/m2 تعداد وزن واحد حجم   kg/m3 ضخامت به متر m   170 1 850 0.20 آجر مجوف و ملات 56 1 2800 0.02 سنگ گرانيت 84 2 2100 0.02 ملات پشت سنگ جمع :      310   kg/m2 د)خلاصة بارهاي گستردة کف ها: بارهاي گسترده هر کف شامل بارهاي مرده و زنده است: که بارهاي مرده عبارتند از: وزن دال و تيغه ها. بنابراين داريم: بار زنده(kg/m2) بار مرده(kg/m2) کف طبقه مجموع((kg/m2 بار معادل تيغه ها(kg/m2) وزن کف(kg/m2) 500 660 146 514 همکف 200 741 146 595 طبقات 150 690 - 690 بام البته در راه پله هاي طبقات بار زنده بعلت کاربري مسکوني ساختمان برابر با 350 kg/m2  در نظر گرفته شده است.     بار ناشي از کف: چون براي تحليل ساختمان مورد نظر از نرم افزار Etabs استفاده شده است, و اين نرم افزار بارهاي زنده و مردة ساختمان که بصورت سطحي برروي اين عناصر اعمال مي شوند را بصورت دوطرفه بروش تقسيم بار ذوزنقه اي به تيرهاي کناري انتقال مي دهد, پس نيازي به محاسبة بار ناشي از کف بر تيرها نمي باشد. و فقط بار خطي ناشي از موارد قبل را بر تيرها اعمال مي کنيم. تيپ بندي تيرها و شکل پله ها در اشکال صفحات بعدي آورده شده است. و) بار ناشي از پله ها: تيرهاي اطراف راه پله علاوه بر ديوارپيراموني راه پله بار مرده و زندة پله ها را نيز تحمل مي کنند. پله ها بصورت دوخم تعريف شده اند. عرض پله ها برابر 1.3 متر و در طبقه همکف به تعداد 10 پله در هر خم و ارتفاع پيشاني 14.4 سانتيمتر و پاخوري 29 سانتيمتر و طول پاگرد 100 سانتيمتر و در بقية طبقات به تعداد 10 پله در هر خم و ارتفاع پيشاني 16.2 سانتيمتر و پاخوري 29 سانتيمتر و طول پاگرد 100 سانتيمتر ساخته شده اند. که محاسبات بارهاي زنده و مردة آنها در جداول صفحات بعدي آورده شده است. 2- طراحي نهايي دالها: دال مورد استفاده در اين ساختمان در چهار لبة خود متکي بر ديوار يا تيرهاي قوي مي باشد. همة دالها داراي شرايط زيرند: 1- در چهار طرف روي تيرها يا ديوارهايي تکيه دارند. 2- رابطة زير در مورد تيرهاي زيرسري صادق است: که در رابطة فوق: bw=عرض جان تير که برابر با 40 سانتيمتر است. hb=ارتفاع کل تير که برابر با 50 سانتيمتر است. ln=دهانه آزاد که حداکثر مقدار آن در بزرگترين چشمه برابر با 600-40=560 cm است. hs=ضخامت دال که برابر با 15 سانتيمتر است. 3- نسبت طول آزاد دالها به عرض  آزاد آنها, کوچکتر يا مساوي 2 مي باشد. 4- بارهاي وارد بر دالها, همه بارهاي قائم بوده و بصورت يکنواخت پخش شده اند. بنابراين تمام اين دالها شرايط آئين نامه بتن ايران را براي دالهاي دوطرفة متکي در لبه ها ارضاء مي­کنند. براي طراحي اين دالها از روش ضرايب جدولي استفاده مي شود. بعنوان مثال براي دال تيپ 2 واقع در طبقة سوم داريم: - ضخامت اولية دال: ضخامت اولية دال طبق مرحلة قبل برابر با 15 سانتيمتر انتخاب مي شود. - محاسبة بار نهايي وارد بر دال: طبق بارهاي حاصله در مرحلة قبل بار مردة اين طبقه برابر با 741 Kg/m2 و بار زندة آن برابر با 200 Kg/m2 مي باشد. در نتيجه: wu=1.25wD+1.5wL=1.25×7.41+1.5×2=12.2625 KN/m2 - تعيين لنگرهاي طراحي: طول دهانة کوتاه برابر با 5.02متر و طول دهانة بلند برابر با 6 متر مي باشد و در نتيجه m برابر با 0.84 خواهد شد و ضرايب لنگر و برش براساس اين m  درون يابي مي شوند. - لنگر منفي در لبة ممتد دال  (در امتداد دهانة کوتاه)M- = 0.045×12.2625×5.022=13.91 KN.m/m (در امتداد دهانة بلند) M- = 0.0502×12.2625×6.02=22.16 KN.m/m - لنگر مثبت در امتداد دهانة کوتاه: (بار مرده)M+=0.0314×9.2625×5.022=7.329 KN.m/m (بار زنده)M+=0.0432×3×5.022=3.266 KN.m/m کل M+=10.59 KN.m/m در امتداد دهانة بلند: (بار مرده)M+=0.0166×9.2625×6.02=5.535 KN.m/m (بار زنده)M+=0.0214×3×6.02=2.31 KN.m/m کل M+=7.85 KN.m/m لنگر منفي در لبة غيرممتد  (در امتداد دهانة بلند)M-=3/4×7.85=5.89 KN.m/m (در امتداد دهانة کوتاه)M-=3/4×10.59=7.94 KN.m/m حال ظرفيت خمشي حداکثر ضخامت 150 ميليمتر را تعيين مي کنيم. چون شرايط محيط ملايم است, مقدار پوشش بتن براي دالها برابر 25 ميليمتر در نظر گرفته مي شود. d=h-cover=150-25=125 mm b=1000 mm Asmax=ρmaxbd=0.0203×1000×125=2537.5 mm2 Mr=As(Фsfy)(d-0.5a)=2537.5×0.85×400×(125-0.5×67.7)=78.765 KN.m/m ملاحظه مي شود که لنگر فوق از تمام لنگرهاي موجود بزرگتر مي باشد, در نتيجه احتياج به هيچ گونه فولاد فشاري نداريم. - تعيين فولاد حداقل:  فولاد حداقل= 0.0018bh=0.0018×1000×150=270 mm2/m - محاسبة فولاد گذاري: براي تعيين سطح مقطع فولاد ها از رابطة زير استفاده شده است: که Mu حداکثر لنگري مي باشد که براي فولاد طراحي مي شود. در نتيجه داريم: سطح مقطع فولادهاي دهانة کوتاه (d=125 mm) (لبة ممتد)M-=13.9 , As=339.49 mm2/m (Ф10at280 , As=392.5 mm2/m)             M+=10.59  , As=256.31 mm2/m (Ф10at300 , As=314 mm2/m) (لبة غير ممتد)M-=7.94 , As=190.7mm2/m (Ф10at400 , As=235.5 mm2/m)   سطح مقطع فولادهاي دهانة بلند(d=115 mm) (لبة ممتد)M-=22.16 -> As=554.17 mm2/m (Ф10at140 , As=628.3 mm2/m)            M+=7.85 -> As=188.50 mm2/m (Ф10at400 , As=235.5 mm2/m) (لبة غير ممتد)M-=5.89 , As=140.7mm2/m (Ф10at400 , As=235.5 mm2/m)   - فولادهاي نوارهاي لبه اي در هر امتداد لنگر متوسط در نوار لبه اي مساوي ⅔ لنگر نوار مياني است. بنابراين کافي است در نوار لبه اي, فاصلة ميلگردهاي بدست آمده براي نوار مياني در 1.5 ضرب شود. البته فاصلة حداکثر ميلگردها نبايد از h=3×150=450 mm يا 350 ميليمتر تجاوز نمايد. پس داريم: لبة ممتد در امتداد دهانة کوتاه=(Ф10at350) وسط دهانه در امتداد دهانةکوتاه= (Ф10at350) لبة غيرممتد در امتداد دهانة کوتاه=(Ф10at350) لبة ممتد در امتداد دهانة بلند=(Ф10at220) وسط دهانه در امتداد دهانة بلند= (Ф10at350) لبة غيرممتد در امتداد دهانة بلند=(Ф10at350) - انتخاب نقاط قطع ميلگردها: نقاط قطع ميلگردهاي دال در هر جهت در نقشه هاي پروژه ترسيم شده است. کنترل برش: بار کل نهايي دال=WU=5.02×6.0×12.2625=369.3465 KN شدت بار گستردة يکنواخت روي تير بلند=0.498/2×1/6.0×369.3465=15.33 KN/m شدت بار گستردة يکنواخت روي تير کوتاه=0.502/2×1/5.02×369.3465=18.47 KN/m و مقاومت برشي مقطع=Vc=0.2Фc√fcbd=0.2×0.6×5×1000×125×10-3=75 KN/m ملاحظه مي شود که مقاومت برشي مقطع از برشها موجود بيشتر است و مقطع دال در برابر نيروهاي برشي مقاوم است. همچنين با توجه به ضرايب برش, 50.2% از بارها در امتداد دهانة کوتاه و 49.8% بقيه در امتداد دهانة بلند حمل مي شوند. - محاسبة تغييرشکل دال: محاسبات مربوط به تغييرشکل تحت بارهاي بدون ضريب صورت مي گيرد. با توجه به اينکه لنگرها بر اساس بارهاي نهايي(بارهاي بدون ضريب) محاسبه شده اند, لازم است بر ضريب بار تقسيم گردند, تا لنگر ناشي از بارهاي خدمت بدست آيند. Mbl=1/1.5×2.31=1.54 KN.m/m Mbd=1/1.25×5.535=4.428 KN.m/m Ec=5000√25=25000 N/mm2 Ig=1000×1503/12=281250000 mm4 EcIg= 7.03125E+12 ∆l=3/32×1.54×106×52002/ 7.03125E+12=0.557 mm ∆d=1/16×4.428×106×52002/ 7.03125E+12=1.063 mm چون ρ' برابر صفر است و با فرض محاسبة حداکثر نشست در بيش از 5 سال, تابع زمان ζ برابر با 2 خواهد شد, پس تغييرشکل کل ناشي از بار مرده برابر خواهد بود با: کل ∆d=(1+λ)∆d=3.189 mm ∆T=∆l+∆d=3.746 mm مقدار خيز مجاز برابر با 360/1 طول دهانة کوتاه است, که برابر با 13.94 ميليمتر مي باشد, که از خيز محاسبه شده بيشتر است, پس از نظر خيز دال قابل قبول است. بدين ترتيب دال تيپ 2 واقع در طبقة سوم طراحي شد. 3- ارزيابي ارتفاع تيرها و ابعاد ستونها: الف ) تعيين ابعاد شاهتيرها: چون نوع قابهاي موجود در دو جهت خمشي ويژه است و وظيفة حمل نيروهاي جانبي را دارد, که در اين مورد ارتفاع تير 1/10 تا 1/12 دهانه قابل توصيه است. و عرض تير نيز حدود 1/2 تا 3/4 ارتفاع آن مي باشد. بنابراين داريم: h=(1/10-1/12)×lmax=(1/10-1/12)×600=60~50 cm بنابراين ارتفاع 55 سانتيمتر براي شاهتيرها انتخاب مي شود. b=(1/2-3/4)×h=27.5~41.25 cm و عرض 40 سانتيمتر نيز براي تيرها انتخاب مي شود. پس ابعاد تيرها در هر دو جهت برابر 40×55 سانتيمتر انتخاب مي شود. ب ) تعيين ابعاد ستونها: ابعاد اوليه ستونهاي مربعي بتن مسلح از رابطه زير محاسبه مي‌شود :   = بعد مقطع ستون A : سطح بارگير ستون كه براي چشمه هاي مختلف متفاوت مي‌باشد. N : تعداد طبقات (تعداد سقفهاي روي ستون مورد نظر) با بالا رفتن در طبقات عدد  N كاهش مي‌يابد كه باعث كاهش ابعاد ستونها مي‌گردد. ولي  كاهش ابعاد ستونها در هر طبقه هم از نظر مقدار ناچيز است و هم از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نخواهد بود زيرا هزينه هاي زيادي از نظر تعويض قالبها و نيز سختي اجرا خواهيم داشت. از طرف ديگر ادامه ‌دادن ابعاد ستونها با ابعاد اوليه (ابعاد بدست آمده براي طبقه اول) مناسب نيز مي‌باشد، لذا براي حالت بهينه در طبقه سوم يك تغيير ابعاد انجام مي‌دهيم.      - ابعاد ستونها : طبقات 5 و4 و3و6 طبقات 1 و 2 و زيرزمين   35 cm 40 cm ستونهاي گوشه 40 cm 45 cm ستونهاي كناري 45 cm 55 cm ستونهاي وسط     4- آناليز قابها در اثر ترکيب بارهاي قائم طراحي(1.0D, 1.25D+1.5L), ترسيم پوش منحني لنگر خمشي و نيروي برشي تيرها, تعيين لنگرهاي ماکزيمم دو سر ستونها با بارهاي قائم مربوطه و تعيين بارهاي قائم ماکزيمم در ستونها و لنگرهاي مربوطه. امروزه در اکثر دفاتر مهندسي براي تحليل و طراحي سازه ها, از برنامه هاي کامپيوتري استفاده مي­گردد در اين ميان ساختن يک مدل هندسي ايده آل از سازه مرحلة مهمي از يک تحليل کامپيوتري است و درجة دقت نتايج حاصل, بستگي کامل به وقتي که دارد که در تهية مدل هندسي بکار گرفته مي شود. بهمين منظور براي تحليل اين ساختمان از نرم افزار بسيار پيشرفتة ETABS, Ver 9.0.0 استفاده شده است. اين نرم افزار بطور خاص براي تحليل و طراحي ساختمانها تهيه شده است. با استفاده از اين نرم افزار مدلسازي ساختمانها بسيار راحت و سريع انجام مي شود. برنامة ETABS تمام اجزاي ساختمان را مي شناسد و عناصر ساختمان را با نام تير, ستون, بادبند, کف سازه اي و ديوار برشي شناسايي مي کند. اکثر ضوابط مربوط به طراحي ساختمانها به وسيلة اين نرم افزار رعايت مي شوند. مهمترين قابليت هاي برنامة ETABS عبارتند از: ·        مدلسازي سريع ساختمانهاي منظم و غيرمنظم ·        تحليل استاتيکي, ديناميکي طيف پاسخ و ديناميکي تاريخچة زماني تحليل غيرخطي استاتيکي(Pushover)طراحي سازه هاي فولادي و بتني با رعايت کامل ضوابط طراحي قابهاي ويژهطراحي ديوارهاي برشي به صورت دو بعدي و سه بعديطراحي تيرهاي مرکب با در نظر گرفتن پارامترهاي وزن و قيمت برنامة ETABS داراي قابليت هاي ويژه اي براي مدلسازي ساختمان مي باشد. در اين برنامه بارهاي ثقلي بطور خودکار از کف ها به تيرها انتقال مي يابند. جرم و مرکز جرم طبقات ساختمان به طور خودکار محاسبه مي شود. نيروي زلزله به طور خودکار بين طبقات توزيع مي شود. بنابراين با وجود برنامة ETABS که داراي قابليت هاي قابل توجهي در مدلسازي ساختمانها مي باشد استفاده از برنامة SAP2000 براي مدلسازي ساختمانها به هيچ وجه توصيه نمي شود. علاوه بر قابليتهاي ويژه در مدلسازي ساختمانها, برنامة ETABS داراي ارتباط دو طرفه با نرم افزار تحليل و طراحي دالها و پي ها,SAFE مي باشد. بدون صرف وقت اضافي, برنامة ETABS به طور خودکار عکس العملهاي تکيه گاهي را به نرم افزار SAFE منتقل مي کند و صرفه جويي قابل توجهي در وقت مهندس طراح انجام مي شود. همچنين برنامة ETABS توانايي ساخت فايل ورودي برنامة SAP2000 را نيز دارا مي باشد. براي تحليل اين ساختمان با ETABS  از قاب خمشي ويژه با شکل پذيري بالا استفاده شده است. از جملة نکات ديگري که در اين تحليل مدنظر قرار مي گيرد اعمال ضرايب کاهش سختي تيرها و ستونها بعلت ترک خوردگي مي باشد. طبق آيين نامة UBC97 در سازه هاي بتني در نظر گرفتن اين ضرايب کاهش براي ممان اينرسي تيرها و ستونها الزامي مي باشد.(در سازه هايي که بر روي آنها تحليل P-∆ انجام مي شود, در نظر گرفتن اين ضرايب کاهش مي تواند مؤثر باشد.) ولي در آيين نامة بتن ايران(آبا) تحليل بر اساس مقاطع ناخالص را نيز مناسب مي داند. ولي بهتر است همواره اثرات ترک خوردگي در نظر گرفته شوند, پس طبق بندهاي 10-13-4-1 و 10-11-1 آيين نامة ACI318-95 در صورت انجام تحليل P-∆ بايد ممان اينرسي تيرها در ضريب 0.35 و ممان اينرسي ستونها در ضريب 0.7 ضرب شود. همانطور که ذکر شد بارهاي ثقلي بصورت بار گستردة واحد سطح بر روي دالها اعمال مي شوند و برنامه بطور خودکار بارها را بصورت دوطرفه بين تيرها تقسيم مي کند. براي اينکه عمليات تقسيم بار انجام شود و بار عناصر سطحي به تيرها منتقل شود, بايد دالها سختي صرفاً غشايي داشته باشند. از آنجا که سِيستم دال بتني در برنامه مدلسازي مي شود و وزن و جرم آن توسط برنامه بطور خودکار برآورد مي شود لذا نبايد وزن قسمت بتني سقف در برآورد بار مرده در نظر گرفته شود. واحد انتخاب شده در اين آناليز Kgf-m مي باشد. هر قاب خمشي متشکل از تير و ستون مي باشد که در نقاط گره بهم متصل مي باشند. در مدل هندسي, تيرها و ستونها که در حالت واقعي داراي ابعاد هستند, با يک خط جايگزين مي شوند که اين خط همان ميانتار اعضا مي باشد. در گره ها(محل تقاطع تيرها و ستونها), ابعاد اعضاء بينهايت مي گردد و اين موضوع بايد به نحو مناسبي در مدل وارد گردد که به آن ناحية صلب گويند. اغلب برنامه ها  دستور خاصي براي منظور نمودن ناحية صلب در مدل دارند. در غير اينصورت لازم است در انتهاي نواحي صلب گره معرفي گردد که احتمالاً کار پردردسري خواهد بود. يکي از مزاياي معرفي ناحية صلب اين است که نيروهاي داخلي طراحي در انتهاي اين ناحيه معرفي مي گردند که معادل نيروهاي طراحي در بر ستون و تير هستند و مستقيماً قابل استفاده براي طراحي هستند. معرفي نواحي صلب باعث افزايش صلبيت جانبي قاب مي گردد. در سازه هاي بتني اختصاص نواحي صلب انتهايي با توجه به بزرگ بودن نسبي ابعاد مقاطع ضروري مي باشد. ETABS  بطور خودکار اين نواحي صلب انتهايي را محاسبه و اثر مي دهد ولي ضريب کاهشي در طول اين ناحيه اعمال نمي کند. در حاليکه تحقيقات نشان داده بهتر است که طول اين ناحيه 50% کاهش يابد.(Frame End Offsets) در مدلسازي عناصر دال سقف در صورت عدم اختصاص ديافراگم صلب به دالها مشکلي ايجاد نمي شود و حتي تحليل دقيقتر است, ولي با توجه به اينکه طبق آيين نامة 2800 مي توان دالها را صلب فرض کرد براي کاهش حجم معادلات و افزايش سرعت تحليل به دالهاي سقف ديافراگم صلب اختصاص مي دهيم. در اين قسمت دو نوع ترکيب بار 1.0D و 1.25D+1.5L با نامهاي بترتيب DL و DLLL معرفي شده است که تحليل سازه براي اين دو ترکيب انجام شده است. ترکيب بار ENVELOPV نيز که شامل ترکيبات فوق است براي رسم منحنيهاي پوش لنگرخمشي و نيروي برشي معرفي شده است. پوشها براي هر قاب رسم شده که تيپ قابها در صفحات بعدي نشان داده شده است. تيپ ستونها و طبقات نيز مشخص شده است.   5- محاسبة ماکزيمم نيروي مشخصه جانبي در اثر زلزله: بار زلزله از رابطة V=CW محاسبه مي شود,که در آن C ضريب زلزله مي باشد و W مجموع بار مردة کل ساختمان بعلاوة 20% بار زنده مي باشد, که اين محاسبات در جدول صفحة بعدي ذکر شده است. با توجه به محاسبات آن جدول داريم: WD=بار مردة کل ساختمان=28425.7409 KN WL=بار زندة کل ساختمان=4138.8248 KN W=WD+20%WL=28425.7409+0.2×4138.8248=29253.506KN براي زلزلة وارده در جهت ديوار برشي: با فرض اينکه ساختمان مورد نظر در تهران واقع است, شتاب مبناي طرح=A=0.35g ضريب اهميت ساختمان(مسکوني)=I=1.0 ضريب رفتار ساختمان(ديوار برشي ويژه+قاب خمشي ويژه)=R=11 براي زمين نوع 2=T0=0.5 s زمان تناوب اصلي ساختمان=T=0.05H3/4=0.05×(21.78)3/4=0.504 s ضريب بازتاب ساختمان=B=2.5(T0/T)2/3=2.5×(0.5/0.504)2/3=2.49 B=2.49 C=ABI/R=0.35×2.49×1.0/11=0.0795 پس در جهت ديوار برشي:V=CW=0.0795×29253.506=2325.654 KN براي زلزلة وارده در جهت قاب خمشي : با فرض اينکه ساختمان مورد نظر در تهران واقع است, شتاب مبناي طرح=A=0.35g ضريب اهميت ساختمان(مسکوني)=I=1.0 ضريب رفتار ساختمان(قاب خمشي ويژه)=R=10 براي زمين نوع 2=T0=0.5 s زمان تناوب اصلي ساختمان=T=0.07H3/4=0.07×(21.78)3/4=0.6906 s ضريب بازتاب ساختمان=B=2.5(T0/T)2/3=2.5×(0.5/0.6906)2/3=1.987 B=1.987 C=ABI/R=0.35×1.987×1.0/10=0.0695 پس در جهت قاب خمشي:V=CW=0.0695×29253.506=2034.319 KN 6- تعيين مقدار نيروي طراحي جانبي به قاب ساختماني و ديوار برشي در طبقات مختلف: چون تحليل اين سازه بصورت سه بعدي توسط نرم افزار Etabs انجام مي شود, نيازي به توزيع دستي نيروي طراحي جانبي بين اعضاء باربر جانبي نيست. با توجه به اينکه ساختمان مورد نظر  منظم  مي باشد, طبق بند 3-2-1 آيين نامة 2800 از روش استاتيکي معادل مي توان براي برآورد نيروهاي زلزله مؤثر بر آن استفاده کرد. با توجه به اينکه برنامة Etabs برآورد و توزيع نيروي زلزله را بين طبقات بطور خودکار انجام مي دهد لذا کافيست ضرايب زلزله در دو جهت محاسبه شوند. 7- آناليز قابها تحت­تاثير ترکيبات مختلف بار قائم بعلاوة بار جانبي و ترسيم پوش مربوطه. در مورد بارگذاري جانبي با توجه به اينکه ساختمان مورد نظر منظم مي باشد, طبق بند 2-3-1 آيين نامة 2800 از روش استاتيکي معادل مي توان  براي برآورد نيروهاي زلزله مؤثر بر آن استفاده کرد. حال با توجه به اينکه برنامة ETABS برآورد و توزيع نيروي زلزله بين طبقات با اين روش را بطور خودکار انجام مي دهد لذا کافيست ضرايب زلزله در دو جهت محاسبه و به برنامه داده شوند. طبق بند 2-4-11 آيين نامة 2800 در نظر گرفتن پيچش نيز در هنگام اعمال نيروي زلزله الزامي است. از آنجا که در پروژه حاضر مدلسازي سه بعدي انجام شده خروج از مرکزيت مرکز سختي و مرکز جرم بطور خودکار  توسط برنامه در نظر گرفته مي شود ولي اثر پيچش تصادفي را بايد مدنظر قرار دهيم. خوشبختانه برنامة ETABS قابليت ويژه اي براي در نظر گرفتن پيچش تصادفي دارد. در هنگام معرفي حالات بار زلزله مي توان مقدار خروج از مرکزيت تصادفي را براي هر حالت بار زلزله معرفي کرد. از آنجا که براي هر حالت بار زلزله خروج از مرکزيت تصادفي در دو جهت متفاوت ممکنست اتفاق بيافتد لذا هر حالت بار زلزله به دو حالت بار مستقل تبديل خواهد شد و در مجموع چهار حالت مستقل بارگذاري زلزله خواهيم داشت. که عبارتند از: EPX : براي حالت بار زلزله در جهت X با خروج از مرکزيت در جهت مثبت Y ENX : براي حالت بار زلزله در جهت X با خروج از مرکزيت در جهت منفي Y EPY : براي حالت بار زلزله در جهت Y با خروج از مرکزيت در جهت مثبت X ENY : براي حالت بار زلزله در جهت Y با خروج از مرکزيت در جهت منفي X کلاً 16 نوع ترکيب مختلف بار براي بار قائم بعلاوة بار جانبي در نظر گرفته شده است که عبارتند از: D+1.2L+1.2EPX D+1.2L+1.2EPY D+1.2L+1.2ENX D+1.2L+1.2ENY D+1.2L -1.2EPX D+1.2L -1.2EPY D+1.2L -1.2ENX D+1.2L -1.2ENY 0.85D+1.2EPX 0.85D+1.2EPY 0.85D+1.2ENX 0.85D+1.2ENY 0.85D -1.2EPX 0.85D -1.2EPY 0.85D -1.2ENX 0.85D -1.2ENY ساختمان حاضر براي هر 16 نوع ترکيب فوق تحليل شده است. ترکيب بار ENVELOPH که در بر گيرندة همه ترکيبات فوق است براي ترسيم پوش منحني لنگر خمشي و نيروي برشي معرفي شده است. 8-ترسيم پوش نهايي با استفاده از پوش هاي بدست آمده از رديفهاي 4 و 7 براي تيرها و جدولبندي ترکيبات مختلف لنگر, نيروي محوري و برش در ستونها در طبقات مختلف. پس از تحليل و رسم پوش مربوطه در مراحل 4 و 7 , در اين مرحله ترکيب بار ENVELOPT که شامل 18 نوع ترکيب بار زير است: 1.0D 1.25D+1.5L D+1.2L+1.2EPX D+1.2L+1.2EPY D+1.2L+1.2ENX D+1.2L+1.2ENY D+1.2L -1.2EPX D+1.2L -1.2EPY D+1.2L -1.2ENX D+1.2L -1.2ENY 0.85D+1.2EPX 0.85D+1.2EPY 0.85D+1.2ENX 0.85D+1.2ENY 0.85D -1.2EPX 0.85D -1.2EPY 0.85D -1.2ENX 0.85D -1.2ENY معرفي شده است و پوش نهايي براي تيرهاي قابهاي مختلف رسم شده است. 9-طراحي نهايي تيرها, تعيين مقادير فولاد در مقاطع بحراني و تعيين نقاط قطع فولاد بنظور تسهيل در امر طراحي و ساخت و آرماتورگذاري تيرها, فولادگذاري تيرها براي 4 تيپ در هر طبقه طراحي شده است. با توجه شکل صفحة بعدي, اين تيپ ها عبارتند از: تيپ 1 تيرهاي محور 1 و 6 هستند و تيپ 2 تيرهاي محور A و F ,تيپ 3 تيرهاي محورهاي 2، 3، 4و 5 و تيپ 4 تيرهاي محورهاي C وD هستند. با استفاده از منحنيهاي پوش تيرها مقادير نهايي حداکثر برش, لنگر پيچشي, لنگر مثبت وسط دهانه و لنگر منفي تکيه گاهي براي هر يک از تيپ هاي فوق بدست آمده است و طراحي براساس آنها صورت گرفته است. طراحي بر مبناي حالت حدي نهايي براساس آيين نامة بتن ايران انجام گرفته است. همانطور که در ادامه ملاحظه خواهد شد بعلت ابعاد بزرگ تير, در هيچ مقطعي نيازي به آرماتور فشاري نخواهد بود مگر براي تحمل لنگر پيچشي وارد بر مقطع. ولي در هر مقطع 2Ф12  آرماتور فشاري غيرمحاسباتي بمنظور کاهش تغييرشکلهاي بلند مدت و ايجاد تکيه گاهي براي خاموتها استفاده شده است. اغلب تيرهاي بتن مسلح در مناطقي که نيروي برشي زياد مي باشد, توسط خاموتهاي قائم U شکل يا ميلگردهاي طولي مايل(اوتگا) يا ترکيبي از هر دو مسلح مي شوند. آرماتورهاي برشي نه تنها مقاومت برشي را از طريق انتقال مستقيم نيروي برشي افزايش مي بخشند, بلکه با بهبود عمل قفل و بست بين دانه اي و عمل شاخه اي فولادهاي طولي اصل, باعث ازدياد مقاومت برشي مي شوند. بعلاوه اين گونه ميلگردها سبب يکپارچگي ناحية فشاري بتن و همچنين بهبود شکل پذيري تير بوسيلة جلوگيري از گسترش ترکهاي قطري مي گردند. در نتيجه از خرابيهاي ناگهاني جلوگيري کرده و ايجاد آگاهي قبل از خرابي مي نمايند. طبق آئين نامة بتن ايران, کلية مقاطعي که در فاصله اي کمتر از d از بر داخلي تکيه گاه قرار دارند, مي توان براي تلاش برشي Vu که در مقطعي بفصلة d وجود دارد, طراحي کرد. درطراحي خاموتها براي جذب نيروي برشي از خاموتهاي قائم استفاده شده و از ميلگردهاي مايل بعنوان يک عامل اطمينان استفاده شده است. در هر تير فاصلة اولين خاموت از لبة تکيه گاه برابر با 50 ميليمتر است, و تا 1 متر از بر تکيه گاه(بدون در نظر گرفتن خاموت اول) بمنظور رعايت ضوابط شکل پذيري بالا در تيرها از 8 خاموت(خاموت ويژه) به فاصلة 115 ميليمتر , و در بقية طول تير خاموت بفاصلة 230 ميليمتر استفاده شده است. و حداقل قطر تمامي اين خاموتهاي ويژه 8 ميليمتر است. براي رعايت ضوابط شکل پذيري بالا از آرماتورهاي طولي بقطر حداقل 12 ميليمتر استفاده شده است و در تمام طول آنها از تنگ استفاده شده است. همچنين در نقاط قطع ميلگردها خاموتهاي اضافي بقطر 10 ميليمتر بفاصلة 115  ميليمتر در طول 345 ميليمتري نقاط قطع بکار برده مي شود. بمنطور ايجاد فضاي لازم بين ميلگردها براي عبور بتن و جلوگيري از ايجاد حفرات هوا در زير آنها, حداقل فاصلة بين ميلگردها برابر با 148 ميليمتر مي باشد و در ميلگردهاي چند لايه, فاصلة آزاد بين لايه ها 30 ميليمتر اختيار شده است و ميلگردهاي لاية فوقاني درست روي ميلگردهاي لاية تحتاني قرار گرفته اند. در مواردي که تلاش پيچش قابل ملاحظه اي بر مقطع اثر مي کند, از خاموتها پيچشي به همراه خاموتهاي برشي استفاده شده است. بمنظور مقابله با اين پيچش آرماتورها طولي که بطور يکنواخت حول محيط مقطع توزيع شده اند, علاوه بر ميلگردهاي خمشي در نظر گرفته مي شوند. بعنوان مثال براي طراحي تيرهاي تيپ 3 واقع در طبقة همکف داريم: اين تيپ شامل 14 تير است که در امتداد محورهاي  2، 3، 4 و 5 قرار گرفته اند. براي طراحي گامهاي زير را انجام مي دهيم, گام اول: تعيين تلاشهاي نهايي حداکثر: با توجه به منحنيهاي پوش تيرها داريم (لنگر مثبت وسط دهانه)MU+=62.365 KN.m (لنگر منفي تکيه گاهي)M U- =-218.706 KN.m (نيروي برشي نهايي در تکيه گاه)VU= 218.706 KN (لنگر پيچشي نهايي در تکيه گاه)TU=2.109 KN.m گام دوم: طراحي آرماتورهاي طولي خمشي وسط دهانه:   محاسبة ظرفيت خمشي مقطع با توجه به ملايم بودن شرايط, مقدار 40 ميليمتر بعنوان پوشش در نظر مي گيريم که در نتيجه d=500-40=460mm خواهد بود. ملاحظه مي شود که Mr>Mu پس به فولاد فشاري نياز نمي باشد. پس فولاد کششي را طراحي مي کنيم. کنترل درصد فولاد حداقل و حداکثر ملاحظه مي شود که مقدار درصد فولاد مورد نياز از مقدار فولاد مينيمم کمتر است در نتيجه مقدار فولاد مينيمم به عنوان ميلگرد طولي مثبت در نظر گرفته مي شود. گام سوم: طراحي برشي و پيچشي: مقادير VU و TU در مقاطع بحراني که همان بفاصلة d=460mm از بر ستون يا برستون براي تيرهاي کناري محاسبه مي شوند. چون مقدار نيروي محوري در تيرها خيلي ناچيز است مقدار آن برابر صفر فرض شده و از اثر کاهشي آن بر مقاومت برشي بتن صرفنظر شده است.بنابراين داريم: چون VU>Vc , پس احتياج به آرماتور برشي محاسباتي خواهيم داشت, Vs=Vu-Vc=218.706-110.4=108.306 KN ملاحظه مي شود که Vsc=441.6 KN است, پس ابعاد مقطع کفايت مي کند. با داشتن Vs مي توان سطح مقطع خاموتهاي قائم را از رابطة زير محاسبه کرد:  (توجه شود که تنگها از نوع فولاد آجدار با fy=300 MPa هستند.) با توجه به اينکه Vsc√fcbwd=220.8KN مي باشد, smax=min(600,d/2)=min(600,230)=230mm                                                                      کنترل فولاد برشي حداقل ملاحظه مي شود که فولاد برشي محاسباتي از مقدار حداقل آن بيشتر است. چون TUcr , پس طراحي براي پيچش ضرورتي ندارد. در نتيجه مقدار خاموت لازم با فرض s=200mm برابر خواهد بود با: يعني مي بايست از خاموت Ф10 بفواصل 200 ميليمتر در مقاطع بحراني اين تير استفاده کرد. گام چهارم: تعيين فولاد طولي نهايي وسط دهانه: بدليل عدم نياز به آرماتور طولي براي مقابله با پيچش, استفاده از 2×Ф22  بعنوان ميلگرد کششي در سفرة تحتاني تير پيشنهاد مي شود. 2×Ф22àAs=760.3mm2 > 410.993mm2 گام پنجم: طراحي آرماتورهاي منفي تکيه گاهي: بعلت برعکس شدن جهت لنگر روي تکيه گاه, در اين قسمت تار فوقاني به کشش مي افتد و بايد توسط آرماتورهاي سفرة فوقاني تقويت شود, محاسبة ظرفيت خمشي مقطع با توجه به ملايم بودن شرايط, مقدار 40 ميليمتر بعنوان پوشش در نظر مي گيريم که در نتيجه d=500-40=460mm خواهد بود. ملاحظه مي شود که Mr>Mu پس به فولاد فشاري نياز نمي باشد. پس فولاد کششي را طراحي مي کنيم. کنترل درصد فولاد حداقل و حداکثر ملاحظه مي شود که مقدار درصد فولاد قابل قبول بوده و As=1579.06 mm2بعنوان ميلگرد طولي مثبت در نظر گرفته مي شود. بدين ترتيب مي توان از  4×Ф24در سفرة فوقاني روي تکيه گاه استفاده کرد. 4×Ф24àAs=1809.56mm2 > 1579.06mm2 بدين ترتيب طراحي نهايي فولادهاي  طولي تيرها و مقادير خاموتها در مقاطع بحراني در جداول صفحات بعدي آورده شده است. براي محاسبة نقاط قطع فولادها از روش ساده شده استفاده شده است که در نقشه ها اجرائي پروژه آورده شده است. طراحي با ETABS : در مرحلة بعدي بمنظور­کنترل اين محاسبه­دستي, از نرم افزار ETABS براي طراحي تيرها استفاده ­شده­است. براي طراحي اين سازه از آيين نامة ACI 318-99 و روش طراحي ويژه (Sway Special) استفاده شده است و پس از طراحي و کنترل سازه (Design/Check) ميلگردهاي طولي (Longitudinal Reinforcing) مورد نياز و همچنين مقدار خاموت گذاري(Shear Reinforcing) با واحد mm2/mm محاسبه شده است. مقدار آرماتور و خاموت طراحي شده توسط ETABS در ادامه آورده شده است. (توجه شود که واحدها در نتايج طراحي کامپيوتري KN , mm مي باشند.) 11-طراحي نهايي ستونها و تعيين مقادير فولادهاي مقاطع در طبقات مختلف و طراحي نقاط هم پوشاني براي طراحي ستونها, در هر طبقه سه تيپ ستون مشخص شده است, که عبارتند از ستونهاي گوشه, ستونها کناري در جهت قاب خمشي(x), ستونهاي کناري در جهت ديوار برشي(y) و ستونهاي وسط. فولادگذاري و ساير مشخصات ستونهاي طبقات زيرزمين, همکف مشابه هم و ستونهاي طبقات اول، دوم, سوم، چهارم و پنجم مشابه هم مي باشند. مقادير بارهاي نهايي ستونها با استفاده از جداول حاصله در مرحلة 8 براي حالت بحراني و با توجه به نمودار اندرکنش نيروي محوري و لنگرخمشي ستون تعيين شده اند. و در موارد لازم تشديد لنگر براي ستونهاي لاغر اعمال شده است. طراحي بر مبناي آيين نامة بتن ايران انجام گرفته  است. بعلت اثر همزمان نيروي محوري و لنگر خمشي در حول هر دو محور x و y ستونها در حالت خمش دو محوره (Biaxial Bending) مي باشند. در اين حالت چون امکان طرح مستقيم سطح مقطع ميلگردها وجود ندارد, لذا آرايش و سطح مقطع ميلگردها براي يک لنگر تک محورة معادل(Mequ) طراحي شده و سپس براي ترکيبات مختلف خمش دو محوره کنترل شده است. براي اين چنين ستونهايي ميلگردها بطور يکنواخت در محيط مقطع توزيع شده اند و در هر مقطع ستون کلاً 12 ميلگرد در نظر گرفته شده است. بعنوان مثال براي طراحي ستونهاي مياني واقع در طبقة اول گامهاي زير را طي مي کنيم: گام اول: با توجه به جداول بارهاي نهايي ستونها ترکيبات بار بحراني بترتيب زير محاسبه شده اند. NU=1318.41 KN MUx=210.93 KN.m MUy=-16.71 K.m گام دوم: کنترل لاغري در جهت x چون ستونهاي وسط با بالا و پايين خود به تيرهايي با مقطع تقريباً هم ارتفاع با مقطع ستون و در دو طرف, بصورت صلب متصل هستند, پس شرايط دو انتهاي آنها تقريباً گيردار است.(شرايط انتهايي 1) در جهت x (جهت قاب خمشي) بعلت نبود بادبند يا ديوار برشي ستونها مهاربندي نشده مي باشند پس K=1.2 خواهد شد. در اين طبقه طول ستونها برابر با 3.24 m است و با توجه به ارتفاع تير(=500 mm), طول آزاد(يا خالص) مهار نشدة ستون برابر با lu=3.24-0.5=2.74 m خواهد شد. شعاع ژيراسيون حداقل براي مقطع مستطيلي مساوي 0.3b است بنابراين براي اين ستونها r=0.3b=0.3×450=135 mm مي باشد. و ضريب لاغري در جهت x(λx) برابر خواهد بود با: آيين نامه بتن ايران مقرر مي دارد که اگر کاهش ظرفيت در اثر کمانش 5 در صد و يا کمتر گردد، مي توان اثر کمانش را ناديده گرفت. بدين معني که اگر ضرايب لاغري از حدود زير کمتر باشد، مي توان اثر لاغري را در طراحي ستون ناديده گرفت: براي سيستمهاي مهاربندي شده      براي سيستمهاي مهاربندي نشده                            چون سيستم مهاربندي نشده مي باشد, و 22>λx پس مي توان اثر لاغري را در طراحي ستون ناديده گرفت و MUx=210.93 KN.m خواهد بود. کنترل لاغري در جهت y چون ستونهاي وسط با بالا و پايين خود به تيرهايي با مقطع تقريباً هم اتفاع با مقطع ستون و در دو طرف, بصورت صلب متصل هستند, پس شرايط دو انتهاي آنها تقريباً گيردار است.(شرايط انتهايي 1) در جهت y (جهت ديوار برشي) بعلت وجود ديوار برشي, ستونها مهاربندي شده مي باشند پس K=0.75 خواهد شد. در اين طبقه طول ستونها برابر با 3.24 m است و با توجه به ارتفاع تير(=500 mm), طول آزاد(يا خالص) مهار نشدة ستون برابر با lu=3.24-0.5=2.74 m خواهد شد. شعاع ژيراسيون حداقل براي مقطع مستطيلي مساوي 0.3b است بنابراين براي اين ستونها r=0.3b=0.3×450=135 mm مي باشد. و ضريب لاغري در جهت y(λy) برابر خواهد بود با: چون سيستم مهاربندي شده مي باشد, (لنگر کوچکتر در اثر بارهاي قائم)M1b=16.64 KN.m (لنگر بزرگتر در اثر بارهاي قائم)M2b=-16.71 KN.m با توجه به علامت مخالف هم لنگرهاي فوق ستون داراي انحناي ساده خواهد بود و چون داريم: λy1b/M2b=22.05  مي باشد, پس در جهت y نيز نيازي به در نظر گرفتن اثر لاغري نخواهد بود وMUy=16.71KN.m مي باشد. گام سوم: طراحي ميلگرد طولي با توجه به بحث هاي فوق تلاشهاي نهايي طراحي براي اين ستون مساوي زير خواهد شد: NU=1318.41 KN MUx=210.93 KN.m MUy=16.71 K.m پس طراحي را براي لنگر MUeqx=220.12 KN.m انجام مي دهيم. با توجه به ملايم بودن شرايط مقدار پوشش برابر با 40 ميليمتر در نظر گرفته شده است و چون بعد ستون برابر 450 ميليمتر است پس, mρ=0.2 و e/h=0.36 ρ=0.2/26.67=0.0075 با توجه به مقادير فوق و نمودارهاي اندرکنش طراحي براي ستونها, mρ=0.2 مي باشد در نتيجه ρ=0.75%, ولي با توجه به شرايط لازم براي شکل پذيري بالا ρmin=1%, پس ρ=1% انتخاب مي­شود و : Ast=ρ×Ag=0.01×450×450=2025 mm2 با در نظر گرفتن 12 آرماتور در مقطع ستون, 12Ф16 à Ast=2413 mm2 کنترل Nrmax در نتيجه ابعاد مقطع براي براي تحمل بار محوري 1318.41 KN کفايت مي کند. گام چهارم: کنترل آرماتور طولي طراحي شده براي خمش دومحوره, در نتيجه با استفاده از نمودارهاي طراحي داريم: و چون NU>0.1Фcfcbh=0.1×0.6×25×450×450=303.75 KN پس طبق نتايج برسلر خمش دو محوره روي سطح شکست S2 کنترل مي شود: ديده مي شود که مقطع رضايت بخش مي باشد, در نتيجه براي اين ستونها ميلگردهاي طولي 12Ф16 کفايت مي کند. با توجه به پوشش 40 ميليمتر فرض شده, فاصلة ميلگردهاي طولي برابر با 118 ميليمتر محاسبه مي شود که قابل قبول است.( طبق آئين نامة بتن ايران بخاطر مسائل اجرايي و حفظ فاصلة حداقل بين ميلگردهاي طولي حد بالاي 8% بايد براي نسبت سطح مقطع ميلگردهاي طولي به سطح مقطع کل ستون رعايت شود: ρg=1.19% و همچنين تعداد ميلگردهاي طولي در هر ستون برابر با 12 مي باشد, که در نتيجه تعداد حداقل ميلگرد طولي(=4) در ستونهاي مستطيلي رعايت شده است. گام پنجم: طراحي خاموتها بعلت مربعي بودن سطح مقطع ستون, از خاموتهاي موازي استفاده مي شود که نقش آنها نگه داشتن ميلگردهاي طولي ستونها در جاي خود و تامين تکيه گاه جانبي به منظور کوتاه کردن طول آزاد اين ميلگردها بکار گرفته مي شوند. اين خاموتها هيچگونه مشارکتي در مقاومت نهايي يک مقطع ندارند و وظيفة آنها فقط تامين پايداري ميلگردهاي طولي مي باشد. مطابق مقررات آئين نامة بتن ايران, قطر حداقل خاموتها 3/1قطر براي ميلگردهاي طولي نمره 30 و کمتر و قطر حداقل 10 ميليمتر براي ميلگردهاي طولي نمره بالاتر, مي باشد. قطر خاموتها در هر حال نبايد از 6 ميليمتر کمتر باشد. و همچنين آئين نامة بتن ايران مقرر مي دارد که فاصلة بين خاموتها نبايد از 16 برابر قطر کوچکترين ميلگرد طولي, 48 برابر قطر خاموت, ضلع کوچکترين مقطع ستون و 300 ميليمتر بزرگتر باشد,  پس:   db=max(1/3×16, 6)=6 mm s=min(16×16,48×6,450,300)=256 mm خاموتها بايد طوري آرايش يابند که در هر گوشه آنها يک ميلگرد قرار گيرد و بعلاوه ميلگردهاي طولي نيز يک در ميان در گوشة خاموت قرار گيرند, بطوريکه زاوية گوشة خاموت از 135 درجه تجاوز نکند. علاوه بر دستورات فوق توصيه شده است که فاصلة خاموتها در دو انتهاي ستون در طولي مساوي 6/1 طول ستون يا بزرگترين مقطع ستون و يا 500 ميليمتر(هر کدام که بزرگترند), از نصف مقادير مقرر شده توسط آيين نامه تجاوز نکند پس, طول از دو انتهاي ستون=max(1/6×2950,450,500)=500 mm فاصلة خاموتها در فاصلة فوق=256/2=128 mm پس در طولهايي برابر با 500 ميليمتر از دو انتهاي ستون, فاصلة خاموتها برابر با 128 ميليمتر در نظر گرفته مي شود. گام ششم: تغيير در ابعاد ستون و طراحي نقاط هم پوشاني بين طبقات اول و دوم بعد ستونهاي وسط از 550 ميليمتر به 450 ميليمتر کاهش مي يابد, با توجه به اينکه ارتفاع تير برابر با 500 ميليمتر است, شيب قسمت شيبدار از 1 افقي به 6 قائم تجاوز نمي کند و در نتيجه مي توان از تبديل شيبدار براي اين تغيير استفاده کرد, يعني در محل تغيير ابعاد ستون, از 75 ميليمتر بالاتر از سطح زيرين تير يا دال, ميلگردهاي طولي ستون خم شده و بصورت شيبدار تا 75 ميليمتر به سطح فوقاني دال مانده ادامه يافته و در آنجا مجدداً در جهت عکس خم شده و بصورت قائم و به عنوان ميلگردهاي انتظار در داخل ستون فوقاني ادامه مي يابند, که اين تبديل در نقشه هاي اجرائي پروژه رسم شده است. در محلهاي هم پوشاني ميلگردهاي طولي بايد به اندازة طول پوششي ادامه داشته باشند, که اين طول پوششي برابر با حداکثر مقدار 1.3 برابر طول گيرايي ميلگرد طولي با قطر بزرگتر يا 300 ميليمتر يا 0.07fydb  در نتيجه: طول گيرايي ميلگرد طولي با قطر بزرگتر, db=16 mm à fbd=fbm=0.65√fc=0.65×5=3.25 N/mm2 بعلت دورگيري کامل ميلگردهاي طولي در طول گيرايي توسط خاموتها, λ1=1.0 , و چون فاصلة مرکز به مرکز ميلگردها(=118 م.م.)  کمتر از 5 برابر قطر ميلگرد طولي(=80 م.م.) و فاصلة ميلگرد انتهايي از لبة قطعه(=40 م.م.) بزرگتر از 2.5 برابر قطر ميلگرد طولي(=40 م.م.) نمي باشد, و همچنين قطر خاموتها از 12 ميليمتر کمتر است, در نتيجه λ2=1.0 مي باشد. fb=min(λ1λ2fbd , fbm)=min(1.0×1.0×3.25,3.25)=3.25 چون بيش از 300 ميليمتر بتن تازه زير ميلگردهاي فوقاني وجود دارد, K1=1.3 , و بدليل عدم استفاده از اپوکسي براي پوشش ميلگردها K2=1.2 و چون سازه با شکل پذيري زياد است K3=1.0 در نتيجه: ld=K1K2K3ldb=1.3×1.2×1.0×492.3=767.99 mm à 1.3ld=1.3×767.99=998.4 mm    طول پوششي= max(1.3ld;300; 0.07fydb)=max(998.44;300;448)=998 mm در نتيجه براي اين ستون به اندازة 1 متر طول پوششي منظور مي شود. بدين ترتيب نتايج طراحي نهايي ستونها و مقادير فولادهاي مقاطع در طبقات مختلف و نقاط هم پوشاني در جداول صفحات بعدي آورده شده است. همچنين آرايش ميلگردها و خاموتها در مقاطع ستونهاي مختلف در طبقات و اتصال و تبديل ستونها با ابعاد مختلف و خاموت گذاري ستونها در طول ستون و نقاط بحراني در نقشه هاي اجرائي پروژه آورده شده است. طراحي با ETABS : در مرحلة بعدي بمنظور کنترل محاسبة دستي, از نرم افزار ETABS براي طراحي ستونها استفاده شده است. براي طراحي اين سازه از آيين نامة ACI 318-99 و روش طراحي ويژه(Sway Special) استفاده شده است و پس از طراحي و کنترل سازه(Design/Check) ميلگردهاي طولي(Longitudinal Reinforcing) مورد نياز و همچنين مقدار خاموت گذاري با واحد mm2/mm محاسبه شده است. مقدار آرماتور و خاموت طراحي شده توسط ETABS در ادامه آورده شده است. (توجه شود که واحدها در نتايج طراحي کامپيوتري KN , mm مي باشند.) 12- طراحي پله ها: اجزاي پله بتن مسلح شامل قسمتهاي زير است: 1- دال شمشيري راه پله 2- پاخور(s) 3- پيشاني(a) ضخامت متوسط جان پله را مي توان از رابطة زير محاسبه کرد: در اين ساختمان داراي دو تيپ پله هستيم اين پله ها از نوع دو خم بوده, که يکي پله هاي طبقة همکف و زيرزمين با بالاروي 2.88 متر و بار زندة 3.5 کيلونيوتن بر مترمربع و ديگري پله هاي طبقات با بالاروي 3.24 متر و بار زندة 3.5 کيلونيوتن بر مترمربع که هر يک را طراحي مي کنيم: (روي پله ها 5 سانتيمتر نازک کاري فرض مي شود.) طراحي پله هاي طبقة همکف: ارتفاع بالاروي پله : h=2.88 m ارتفاع بالاروي هر شمشيري پله : h/2=1.44 m با فرض ارتفاع پيشاني : a=14.4 cm تعداد پله در هر شمشيري : n=h/2a=10 با توجه به اينکه عرض چشمة پله برابر با 340 سانتيمتر است, 10×s+L=340 با فرض پاخور : s=24 cm عرض پاگرد : L=100 cm با فرض فاصلة 20 سانتيمتر بين دو شمشيري راه پله, عرض هر شمشيري برابر با 1.3 متر مي باشد.(b=1.3) شيب راه پله : tan α = ارتفاع بالاروي/(تعداد پله×طول پاخور)=1.44×100/24×10 = 0.6 à      cos α = 0.857 با فرض ضخامت 20 سانتيمتر براي دال شمشيري(t) داريم:  وزن شمشيري : 1.3×0.2617×24=8.16 KN/m وزن پاگرد : 1.3×0.2×24=6.24 KN/m 50 ميليمتر نازک کاري : 1.3×0.05×22=1.43 KN/m بار مردة کل شمشيري در امتداد شيب : 8.16+1.43=9.59 KN/m بار مردة کل شمشيري در امتداد افق : 9.59/cos α =10.82 KN/m بار مردة پاگرد : 6.24+1.43=7.67 KN/m بار زنده : 1.3×3.5=4.55 KN/m شمشيري qu=1.25×10.82+1.5×4.55=20.35 KN/m پاگرد qu=1.25×7.67+1.5×4.55=16.41 KN/m در اثر بارگذاري فوق برشها و لنگرهاي زير وارد مي شوند: Vmax=0.5×(16.41×2.8+10.82×2.4)=41.29 KN Vc=0.2Фc√fcbd=0.2×0.6×5×144×1300×10-3=112.32 KN > 41.29  O.K. Mmax=41.29×1.4-16.41×1.42/2-12.629×0.32/2=41.156 KN.m As=(41.156×106)/(0.85×400×0.85×144)=988.9 mm2 9Ф12 , As=9×113.097=1017.88 mm2 بنابراين در پله هاي طبقة همکف از 9Ф12 براي فولاد گذاري پله استفاده مي شود. طراحي پله هاي طبقات ديگر: ارتفاع بالاروي پله : h=3.24 m ارتفاع بالاروي هر شمشيري پله : h/2=1.625 m با فرض ارتفاع پيشاني : a=16.25 cm تعداد پله در هر شمشيري : n=h/2a=10 با توجه به اينکه عرض چشمة پله برابر با 340 سانتيمتر است, 10×s+L=340 با فرض پاخور : s=24 cm عرض پاگرد : L=100 cm با فرض فاصلة 20 سانتيمتر بين دو شمشيري راه پله, عرض هر شمشيري برابر با 1.3 متر مي باشد.(b=1.3) شيب راه پله : tan α = ارتفاع بالاروي/(تعداد پله×طول پاخور)=1.625×100/24×10=0.677 à cos α = 0.83 با فرض ضخامت 20 سانتيمتر براي دال شمشيري(t) داريم:  وزن شمشيري : 1.3×0.271×24=8.4552 KN/m وزن پاگرد : 1.3×0.2×24=6.24 KN/m 50 ميليمتر نازک کاري : 1.3×0.05×22=1.43 KN/m بار مردة کل شمشيري در امتداد شيب : 8.4552+1.43=9.8852 KN/m بار مردة کل شمشيري در امتداد افق : 8.4552/cos α =9.72 KN/m بار مردة پاگرد : 6.24+1.43=7.67 KN/m بار زنده : 1.3×3.5=4.55 KN/m شمشيري qu=1.25×9.72+1.5×4.55=18.975 KN/m پاگرد qu=1.25×7.67+1.5×4.55=16.4125 KN/m در اثر بارگذاري فوق برشها و لنگرهاي زير وارد مي شوند: Vmax=0.5×(16.4125×2.8+9.536×2.4)=70.8 KN Vc=0.2Фc√fcbd=0.2×0.6×5×162.5×1300×10-3=126.75 KN > 70.8  O.K. Mmax=70.8×1.4-16.4125×1.42/2-9.536×1.3052/2=76.81 KN.m As=(76.81×106)/(0.85×400×0.85×162.5)=1635.56 mm2 9Ф16 , As=14×201.06=1809.54 mm2 بنابراين در پله هاي طبقات از 9Ф16 براي فولاد گذاري پله استفاده مي شود. آرماتورگذاري پله ها در طبقات و همکف در نقشه هاي اجرايي پروژه آورده شده است. خلاصة بارگذاري پله ها در جداول صفحات بعد مشخص شده است. 12- طراحي ديوار برشي و ديوارهاي بتن آرمة زيرزمين: طراحي ديوار برشي يکي از مطمئن ترين روشهاي مقابله با نيروهاي جانبي استفاده از ديوار برشي بتن مسلح است. ديوار برشي را با توجه به ملاحظات معماري در قسمتهاي مختلف پلان يک ساختمان مي توان قرار داد, ليکن بايد دقت کافي بعمل آيد که قرارگيري آن در پلان تا حد امکان متقارن باشد و مرکز ثقل هر طبقه در حوالي مرکز صلبيت ديوارهاي برشي باشد, که در اين ساختمان نيز موقعيت ديوارهاي برشي با توجه به موارد فوق انتخاب شده است. به طور کلي ديوارهاي برشي تحت تلاشهاي زير قرار دارند: 1-نيروي برشي متغير که مقدار آن در پايه حداکثر مي باشد. 2-لنگر خمشي متغير که مقدار آن مجدداً در پاي ديوار حداکثر است و ايجاد کشش در يک لبه (لبة نزديک به نيروها) و فشار در لبة متقابل مي نمايد. با توجه به امکان عوض شدن جهت نيروي باد يا زلزله در ساختمان, کشش بايد در هر دو لبة ديوار در نظر گرفته شود. 3-نيروي محوري فشاري ناشي از وزن طبقات که روي ديوار برشي تکيه دارد. پس ديوارهاي برشي براي نيروهاي فوق کنترل و در مقابل آنها مسلح مي شوند. ديوارهاي برشي استفاده شده در اين ساختمان, به ارتفاع 21.78متر و عمق 5.65 متر و ضخامت 25 سانتيمتر مي باشند که کاملاً مشابه هم هستند و فرض مي شود که پاي ديوار گيردار بوده و نيروهاي افقي بر لبة آن وارد مي شوند.(hw=21.78m ,  lw=5.65 m , h=25 cm) با استفاده از نتايج تحليل سازه, نيروهاي نهايي ضريبدار تحت بحراني ترين بارگذاري براي ديوار برشي بقرار زيرند: Nu=7997.1 KN Vu=2104.4 KN محاسبة ظرفيت برشي حداکثر اجازه داده شده توسط آيين نامه طبق آيين نامه, d براي محاسبات برش مساوي 0.8lw در نظر گرفته مي شود.   d=0.8lw=0.8×5.65=4.52 m Vrmax=Фc√fchd=0.6×5×250×4.52=3390 KN > Vu=2104.4 KN بنابراين ضخامت h=250mm براي ديوار کافي مي باشد. محاسبة مقاومت برشي بتن چون نيروي برشي مقاوم نهايي Vc  براي کليه مقاطعي که در فاصله­اي کمتر از 2.825 متر(يعني حداقل مقدار lw/2 و hw/2 ) از پاية ديوار قرار دارند, برابر با مقاومت برشي مقطع در آن فاصله در نظر گرفته مي شود, پس: Mu=2104.4×(18.65-2.825)=33302.3 KN.m بعلت وجود نيروي محوري نسبتاً بالا: ملاحظه مي شود که Vu>0.5Vc  پس احتياج به ميلگردهاي حداقل و يا محاسباتي داريم. و چون Vu>Vc, بايد ميلگردهاي برشي افقي  Ah و قائم An  در ديوار تعبيه گردد. محاسبة ميلگردهاي برشي(تنگ) در نتيجه s2  مساوي 300 ميليمتر انتخاب مي شود و,  (سطح دو ساق)Ah=1.134×300=340.2 mm2 پس از ميلگرد آجدار نمرة 16 استفاده مي شود:   Ah=2×201=402 mm2 > 340.2 mm2 که در دو سفره ميلگرد قرار داده مي شوند. محاسبة ρh (براي عرض يک متر)  (محاسباتي)ρh=340.2/(300×2500)=0.00454 > 0.0025 يعني نسبت سطح مقطع ميلگرد برشي افقي به سطح مقطع بتني کل, نبايد کمتر از 0.0025 باشد. محاسبة ميلگردهاي  قائم ملاحظه مي شود که مقدار فوق از 0.0025 کمتر است, پس مقدار آن برابر با 0.0025 در نظر گرفته مي شود.پس استفاده مي شود از: Ф10 at 250 à ρn=An/s1h=157/(250×250)=0.00251 که ميلگردهاي فوق در دو سفره توزيع مي شوند. محاسبة ميلگردهاي خمشي Mu=2104.4×18.65=39247.2 KN.m بعلت قابل ملاحظه بودن مقدار نيروي محوري Nu , سطح مقطع ديوار را بصورت مستطيلي به ابعاد 250×5650 ميليمتر در نظر گرفته و سطح مقطع آرماتور خمي با استفاده از نمودارهاي اندرکنش ستونها تعيين مي شوند:  بعلت ملايم بودن شرايط: d=d'=25 mm در هر طرف استفاده مي شود از: 29Ф32 , Ast=2×29×804=46646.4 mm2   ρ=46646.4/250×5650=3.3% که بين مقادير 0.8% و 8% قرار دارد و قابل قبول است. اين آرماتورها بصورت يکنواخت در مقطع توزيع مي شوند. کنترل ظرفيت محوري ديوار Nrmax=0.8[0.85ФcfcAg+Ast(Фsfy-0.85Фcfc)] =0.8×[0.85×0.6×25×250×5650+46646.4×(0.85×400-0.85×0.6×25)]×10-3 =26619.5 KN > 7997.1 KN جزئيات آرماتورگذاري ديوار برشي در نقشه هاي اجرايي پروژه آورده شده است. 13-کنترل حالت حدي بهره برداري خيز و ترک خوردگي و کنترل تغييرمکان بين طبقاتي کنترل عرض ترک خوردگي در طراحي به دو علت لازم است که عرض ترک در حداقل نگه داشته شود, ظاهر و پايايي. ترکهاي قابل رويت باعث عدم اطمينان از سازه و نفوذ رطوبت و مواد خورنده از طريق ترک و در نتيجه زنگ زدن ميلگردها در داخل بتن مي شوند که با افزايش حجم همراه است. افزايش حجم ميلگرد باعث پوسته شدن بتن پوششي و زنگ زدن ميلگرد باعث کاهش سطح مقطع آن مي گردد. براي تيرهايي که در نما ديده نمي شوند(بتن در تماس با هواي داخل ساختمان), حداکثر عرض ترک نبايد از 0.4 ميليمتر تجاوز کند و براي تيرهايي که در نما ديده مي شوند(بتن در تماس با هواي خارج), حداکثر عرض ترک به 0.35 ميليمتر محدود مي شود. محدود کردن fy  محاسباتي به 500 نيوتن بر ميليمترمربع و استفاده از ميلگرد آجدار از عوامل محدودکنندة ديگر براي کنترل عرض ترک مي باشد. همچنين استفاده از ميلگرد به قطر کم و تعداد زياد, به جاي قطر بزرگ و تعداد کم, تاثير مثبت در کاهش عرض ترک دارد. طبق آئين نامة بتن ايران در دالهاي دو طرفه, محاسبة عرض ترک خوردگي الزامي نيست و تنها رعايت ضوابط مربوط به آرماتور حرارتي و جمع شدگي کافي تلقي مي شود. براي تيپ هاي مختلف تيرهاي طبقات, عرض ترک محاسبه شده است و با مقادير مجاز آن مقايسه شده است, ملاحظه مي شود که همة آنها در حد قابل قبولند. بعنوان مثال براي ترک عرضي وسط دهانة تير تيپ 1 واقع در طبقة اول داريم: با توجه به پوشش 40 ميليمتري براي ميلگردها و عرض 400 ميليمتري تيرها داريم: dc=40 mm bw=400 mm براي تير مذکور از 2 ميلگرد آجدار نمره 22 استفاده شده است, در نتيجه مساحتي از بتن که حول يک ميلگرد را احاطه کرده است برابر مي شود با: A=2 dcbw/تعداد ميلگردها=2×40×400/2=16000 mm2 مقدار تنش در ميلگردها تحت بارهاي بهره برداري که طبق آئين نامة بتن ايران مي توان برابر با 0.6 تنش تسليم گرفت برابر است با: fs=0.6fy=0.6×400=240 N/mm2 در نتيجه عرض ترک حاصله برابر خواهد بود با: w=13×10-6fs3√dcA=13×10-6×240×(40×16000)1/3=0.27 mm  با توجه با پلان تيپ بندي تيرها که در گام 9 آورده شده بود, اين تير در نما ديده مي شود و در تماس با هوا خارج خواهد بود در نتيجه حداکثر عرض ترک مجاز در آن برابر با 0.35 ميليمتر خواهد بود که بيشتر از ترک ايجاد شده است در نتيجه عرض ترک ايجاد شده قابل قبول است. 14- طراحي شالوده هاي ساختمان در اين بخش پي سازه را تحليل و طراحي ميکنيم. در بخش معرفي مقاومت مجاز و ضريب بستر خاک به ترتيب برابر 1.2 کيلوگرم بر سانتيمتر مربع و 1.5 کيلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته شده­اند. با توجه به سنگين بودن سازه، وجود ديوارهاي برشي و کم بودن مقاومت مجاز خاک، براي کاهش تنش خاک زير پي از شمع­هاي فشاري استفاده خواهيم کرد. در پي پروژه فوق که به صورت گسترده مدل­سازي مي­شود اهداف زير دنبال مي­شوند: ·        مدلسازي چاله آسانسور ·        مدلسازي اثر ديوار برشي روي پي ·        کنترل فشار زير شمع­ها ·        مدلسازي محل اثر ستون روي پي نمايش مدل پي تنش خاک زير پيتحت ترکيب بار COMB1  

: مرتبه
[ شنبه چهارم آذر 1391 ] [ 10:25 ] [ محسن رضواني ]
درباره وبلاگ
آرشيو مطالب