پرلین خودکار بین خرپاها
این مقاله جانمایی پرلین چوبی، فولادی یا فولاد سبک بین بال‌های فوقانی خرپاهای انتخاب‌شده را در StatiCAD با ویزارد پرلین شرح می‌دهد. برای ساخت خرپاها به مقاله ویزارد خرپای بام مراجعه کنید.
1. درباره این مقاله
ویزارد نیم‌رخ بال فوقانی (top chord) خرپاهای انتخاب‌شده را پیدا می‌کند، موقعیت پرلین‌ها را روی خرپای مرجع محاسبه می‌کند و برای هر دهانه بین دو خرپا یک تیر چوبی یا فولادی جداگانه (پرلین) می‌سازد.
شرح بر پایه مثال مقاله ویزارد خرپای بام ارائه شده است: پنج خرپای Howe با فاصله 2 m که روی ساختمان 10 × 8 m ساخته شده‌اند (دهانه 8 m، شیب 30%، پیش‌آمدگی 40 cm).
نسخه: ویزارد پرلین در همه نسخه‌های StatiCAD قابل استفاده است. تصاویر صفحه با StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0 گرفته شده‌اند.
2. چگونه کار می‌کند؟
2.1. شناسایی خرپاها
ویزارد خرپا را نه با نام یا گروه، بلکه با هندسه شناسایی می‌کند. تیرهایی که در یک صفحه قائم قرار دارند (خط پلان مشترک) و به هم متصل‌اند یک گروه به حساب می‌آیند. گروهی که دست‌کم یک عضو مایل داشته باشد، به‌عنوان خرپا (یا تیر مایل، رافتر (مرتک)) وارد فهرست می‌شود. بنابراین هم برای خرپاهایی که با ویزارد خرپا ساخته شده‌اند و هم برای خرپاهایی که با روش قدیمی (ترسیم در پلان و چرخاندن حول محور X) ترسیم شده‌اند کار می‌کند.
نیم‌رخ بال فوقانی، پوش بالایی اعضای واقع در صفحه است. پوش با تلورانس 2 cm ساده می‌شود؛ انحرافات ترسیمی مانند یکی دو سانتی‌متر بیرون‌زدگی مهاربند مورب از روی بال، نیم‌رخ را مختل نمی‌کنند. اعضایی که هم‌تراز هستند اما به خرپا متصل نیستند (مثلاً رافتر سایبانی که 10 cm پایین‌تر از خرپا شروع می‌شود) گروه جداگانه به حساب می‌آیند.
2.2. موقعیت‌ها
موقعیت پرلین‌ها در امتداد بال فوقانی اولین خرپای علامت‌دار فهرست (مرجع) محاسبه می‌شود. در خرپاهای دیگر نقطه‌ای که با همان نسبت از همان قطعه هم‌شیب متناظر است به کار می‌رود. در خرپاهای یکسان پرلین‌ها افقی و عمود بر خرپاها هستند؛ در خرپاهای متفاوت انتهای پرلین‌ها روی بال خود هر خرپا قرار دارد.
2.3. مدل تحلیل
پرلین‌ها در StatiCAD فقط اعضای انتقال‌دهنده بار نیستند: تیرهای چوبی یا فولادی هستند که در مدل تحلیل شرکت می‌کنند و طراحی می‌شوند. هر دهانه بین دو خرپا یک تیر جداگانه است. انتهای آن‌ها روی خط بال فوقانی خرپا قرار دارد و در مدل اجزای محدود در همان گره بال با آن یکی می‌شود.
3. باز کردن ویزارد
ویزارد با ترسیم › پرلین (بین خرپاها)... («Çiz › Aşık (makaslar arası)...»)، ماکروها › ویزارد پرلین... («Makrolar › Aşık sihirbazı...») یا دکمه پرلین («Aşık») در نوار ابزار سمت چپ باز می‌شود. اگر در طبقه فعال حداقل دو خرپای موازی وجود نداشته باشد، هشدار داده می‌شود.
4. انتخاب خرپاها
خرپاهایی که باید روی آن‌ها پرلین قرار داده شود را می‌توان پیش از باز کردن ویزارد انتخاب کرد. انتخاب بال فوقانی خرپا در پلان دشوار است، زیرا بال‌ها، بال تحتانی و اعضای جان در پلان روی هم می‌افتند. به جای آن از پنجره سه‌بعدی استفاده کنید:
- دکمه حالت انتخاب («seçim modu») در نوار ابزار سه‌بعدی را فشار دهید (در شکل 4 با کادر قرمز).
- روی یکی از اعضای هر خرپایی که باید پرلین بگیرد (مثلاً بال فوقانی آن) کلیک کنید؛ عضو انتخاب‌شده زرد دیده می‌شود. تصویر بین کلیک‌ها ثابت می‌ماند.
- ویزارد پرلین را باز کنید. خرپاهایی که شامل عضو انتخاب‌شده هستند در فهرست علامت‌دار می‌آیند.
شکل 4 – حالت انتخاب در پنجره سه‌بعدی: بال فوقانی پنج خرپا انتخاب شد (زرد)
در فهرست خرپاها («Makaslar») در سمت چپ پنجره ویزارد، همه خرپاها و تیرهای مایل طبقه آمده‌اند. در هر سطر موقعیت خرپا (x یا y)، طول آن (L، با احتساب پیش‌آمدگی‌ها)، تراز رأس و نوع آن نوشته می‌شود (خرپا: دوشیب؛ تیر مایل: تک‌شیب). علامت‌ها را می‌توان دستی تغییر داد. دکمه گرفتن از انتخاب («Seçimden al») خرپاهایی را که شامل عضو منتخب فعلی در پلان یا سه‌بعدی هستند علامت می‌زند. دکمه‌های همه («Tümü») و هیچ‌کدام («Hiçbiri») نیز وجود دارند.
اگر انتخابی وجود نداشته باشد: هنگام باز شدن ویزارد اگر عضوی انتخاب نشده باشد، بزرگ‌ترین گروه از همان خانواده نیم‌رخ علامت‌دار می‌آید (خرپاهایی که بازه‌های s آن‌ها هم‌پوشانی دارند و تعداد قطعات هم‌شیب یکسان است؛ خانواده‌ای که طول کل آن بیشتر است). برای مثال در یک پروژه کاربر، 12 خرپای اصلی علامت‌دار می‌آیند در حالی که 18 رافتر سایبانی هم‌راستای آن‌ها بدون علامت می‌مانند.
5. زبانه جانمایی
شکل 5 – جانمایی: بیشترین فاصله 100 cm ← 5 فاصله در هر قطعه شیب (92 cm)، 11 خط پرلین
در بالای پیش‌نمایش میانی، نمای خرپای مرجع ترسیم می‌شود: نیم‌رخ بال فوقانی قرمز، سایر اعضا خاکستری، مقاطع پرلین نارنجی؛ فاصله‌های بین پرلین‌ها (در امتداد شیب، cm) نوشته می‌شوند. در پایین پلان ترسیم می‌شود: خرپاهای علامت‌دار قرمز، بقیه خاکستری، پرلین‌ها نارنجی، امتدادها نارنجی تیره. در پایین‌ترین قسمت تعداد خرپا، خط پرلین و تیر پرلین، طول کل و حجم نوشته می‌شود.
5.1. نوع جانمایی
| گزینه | توضیح |
|---|---|
| بیشترین فاصله (در امتداد شیب) («En büyük aralık (eğim boyunca)») | هر قطعه شیب طوری به قسمت‌های مساوی تقسیم می‌شود که فاصله از مقدار داده‌شده بیشتر نشود (در مثال 459 cm ← 5 × 92 cm). |
| تعداد در هر قطعه شیب («Eğim başına adet») | روی هر قطعه شیب به تعداد داده‌شده پرلین با فاصله مساوی قرار داده می‌شود (با احتساب دو انتها). |
| روی گره‌های بال فوقانی خرپا («Makas üst başlık düğümlerine») | پرلین‌ها در نقاطی قرار می‌گیرند که اعضای جان به بال فوقانی متصل می‌شوند (با تلورانس 5 cm). در بال خمش موضعی ایجاد نمی‌شود؛ از نظر سازه‌ای مناسب‌ترین جانمایی برای خرپا است. |
شکل 6 – جانمایی روی گره‌ها: پرلین‌ها در نقاط پنل خرپای Howe (104 cm)؛ یک پرلین در انتهای پیش‌آمدگی و یک پرلین بالای تکیه‌گاه
5.2. پرلین‌های انتهایی
اگر پرلین پیش‌آمدگی (انتهای خرپا) («Saçak (makas ucu) aşığı») علامت‌دار باشد، در انتهاهای بال فوقانی پرلین قرار داده می‌شود. اگر فاصله پرلین پیش‌آمدگی از انتها («Saçak aşığı uçtan uzaklık») داده شود، این پرلین به همان اندازه در امتداد شیب از انتها به داخل برده می‌شود. اگر پرلین خط‌الرأس (رأس) («Mahya (tepe) aşığı») علامت‌دار باشد، در رأسی که دو شیب به هم می‌رسند یک پرلین قرار داده می‌شود.
6. زبانه مقطع
شکل 7 – مقطع: C24، 10 × 12 cm، مفصلی، روی محور بال
| فیلد | توضیح |
|---|---|
| نوع مصالح («Malzeme türü») | چوب («Ahşap»)، فولاد («Çelik») (بخش 6.1) یا فولاد سبک («Hafif çelik») (بخش 6.2). گزینه فولاد در StatiCAD Ultimate و Hybrid و گزینه فولاد سبک فقط در نسخه StatiCAD Ultimate وجود دارد. |
| مصالح («Malzeme») | در چوب، رده‌های چوب موجود در پروژه و کتابخانه؛ در فولاد و فولاد سبک، رده‌های فولاد (S235، S275، S355 ...)؛ اگر در پروژه نباشد از کتابخانه اضافه می‌شود. |
| عرض b، ارتفاع h («Genişlik b, Yükseklik h») | چوب: مقطع مستطیلی پرلین (cm). |
| خانواده پروفیل، پروفیل («Profil ailesi, Profil») | فولاد: خانواده (IPE، IPN، HE A، HE B، UPN، UPE ...) و پروفیل از کاتالوگ پروفیل‌های نورد گرم. فولاد سبک: خانواده (CC، ZZ، SIGMA، CPLUS، SIGMAPLUS) و پروفیل از کاتالوگ پروفیل‌های فولاد سبک از پیش تعریف‌شده. |
| بال بالایی به پوشش پیچ شده («Üst başlık kaplamaya vidalı») | فقط در فولاد سبک: بال بالایی پرلین مهارشده جانبی در نظر گرفته می‌شود (بخش 6.2). |
| اتصال («Bağlantı») | مفصلی: هر دهانه یک تیر ساده است (در انتهاها M2 و M3 آزاد). پیوسته: پرلین از روی خرپاها پیوسته عبور می‌کند. |
| موقعیت («Konum») | روی محور بال (گره): محور پرلین روی خط گره بال فوقانی است و در مدل اجزای محدود با بال یک گره مشترک دارد. روی بال می‌نشیند: پرلین روی وجه بالایی بال قرار می‌گیرد (خروج از مرکز)؛ اتصال را ماژول تماس تیرها برقرار می‌کند، بنابراین گزینه «اتصال خودکار تیرهای متقاطع/مماس» («kesişen/değen kirişleri otomatik bağla») در کنترل هندسه («Geometri Kontrolü») باید فعال باشد. |
پرلین‌ها در کنترل خیز با نوع عضو پرلین علامت‌گذاری می‌شوند.
6.1. پرلین فولادی
با انتخاب فولاد («Çelik») در نوع مصالح («Malzeme türü»)، به‌جای کادرهای b و h، خانواده پروفیل («Profil ailesi») و پروفیل («Profil») ظاهر می‌شوند. پرلین‌ها به‌صورت تیر فولادی با پروفیل کاتالوگی ساخته می‌شوند؛ مقطع پروفیل به کتابخانه مقاطع و به پروژه افزوده می‌شود و در مدل اجزای محدود مساحت و ممان‌های اینرسی از کاتالوگ گرفته می‌شوند. سطر خلاصه به‌جای حجم، وزن کل (kg) را می‌دهد.
شکل 8 – پرلین فولادی: S235، IPE 140، مفصلی، روی محور بال
- جان پروفیل قائم است؛ در بار قائم، محور قوی کار می‌کند.
- در کنترل فولاد، طول کمانش جانبی-پیچشی Lb برابر دهانه پرلین است؛ Cb از نمودار لنگر محاسبه می‌شود (در پرلین مفصلی تحت بار گسترده یکنواخت 1.14). حد خیز L/200 است (پرلین).
- پرلین در سیستم خرپا ممکن است نیروی محوری نیز تحمل کند؛ کنترل فولاد کمانش ناشی از فشار محوری (طول کمانش = دهانه) و اندرکنش نیروی محوری–خمش (ÇYTHYE 11.3) را در نظر می‌گیرد.
- نتایج پس از تحلیل در گزارش المان فولادی دیده می‌شوند؛ پرلین فولادی ناکافی در عنوان پنجره ویرایش گروه ذخیره‌شده، جزو تعداد اعضای ناکافی شمرده می‌شود.
پروفیل‌های U: پرلین‌های UPN و UPE نیز کنترل می‌شوند (قواعد مقطع ناودانی). پروفیل U با بال مقطع غیرفشرده (b/tf > 0.38·√(E/Fy)؛ در پروفیل‌های U کاتالوگ تا S355 دیده نمی‌شود) با توضیح «هنوز پشتیبانی نمی‌شود» («henüz desteklenmiyor») ناکافی نشان داده می‌شود. کمانش خمشی–پیچشی در پروفیل U جداگانه محاسبه نمی‌شود.
6.2. پرلین فولاد سبک
با انتخاب فولاد سبک («Hafif çelik») در نوع مصالح («Malzeme türü»)، پرلین‌ها با پروفیل‌های فولاد سبک سردنوردشده (Z، C، Σ، C+، Σ+) به‌صورت تیر فولاد سبک ساخته می‌شوند و از کنترل اعضای فولاد سبک (HCBTİE؛ عرض مؤثر، کمانش اعوجاجی) عبور می‌کنند. پروفیل پیش‌فرض ZZ Z200x60x15x2 و رده S235 است. پروفیل‌های U (ریل) در فهرست پرلین وجود ندارند.
شکل 8a – پرلین فولاد سبک: S235، ZZ Z200x60x15x2، بال بالایی به پوشش پیچ شده
- اگر بال بالایی به پوشش پیچ شده (مهارشده جانبی) («Üst başlık kaplamaya vidalı (yanal tutulu)») علامت‌دار باشد (پیش‌فرض)، بال بالایی به‌طور پیوسته مهارشده در نظر گرفته می‌شود: در لنگر مثبت (بار قائم، بال بالایی تحت فشار) کمانش جانبی-پیچشی وجود ندارد. در مکش باد و در لنگر تکیه‌گاهی پرلین پیوسته، طول کمانش بال پایینیِ تحت فشار برابر دهانه است. اگر پوشش پیچ نشده باشد، علامت کادر را بردارید؛ در این صورت بال بالایی نیز در طول دهانه مهارنشده در نظر گرفته می‌شود.
- مهار چرخشی پوشش (kφ) در نظر گرفته نمی‌شود (سمت اطمینان)؛ حد خیز L/200 است (پرلین).
- نتایج پس از تحلیل در گزارش فولاد سبک دیده می‌شوند؛ پرلین ناکافی در عنوان پنجره ویرایش گروه شمرده می‌شود.
7. زبانه امتداد
شکل 9 – امتداد: 30 cm بیرون از خرپای اول و آخر (پیش‌آمدگی کناری بام دوشیب)؛ 66 تیر پرلین
امتداد از خرپای اول/آخر («İlk/son makastan uzatma») پرلین‌ها را به‌صورت کنسول به بیرون از خرپای اول و آخر امتداد می‌دهد (پیش‌آمدگی کناری بام دوشیب). قطعات کنسولی به‌صورت صلب به خرپا متصل می‌شوند؛ حتی اگر مفصلی انتخاب شده باشد، چون انتهای کنسول آزاد است مکانیسم ایجاد نمی‌شود.
پرلین‌های هر عملیات در یک گروه انتخاب جداگانه جمع می‌شوند (پیشوند گروه انتخاب («seçim grubu öneki») + شماره ترتیب: ASIK-01، ASIK-02 ...). با انتخاب گروه، همه پرلین‌های آن عملیات با هم انتخاب، حذف یا کپی می‌شوند.
8. ساخت و نتیجه
با ساخت پرلین‌ها («Aşıkları kur») پرلین‌ها به طبقه فعال اضافه می‌شوند و یک پیام خلاصه نمایش داده می‌شود. عملیات را می‌توان در یک گام با Geri Al (بازگردانی) برگرداند. ویزارد آخرین تنظیمات استفاده‌شده را در طول نشست به یاد می‌سپارد.
شکل 10 – نتیجه: 11 خط پرلین، 66 تیر پرلین بین 5 خرپا (ASIK-01)، مجموع 94.60 m، حجم 1.135 m³
شکل 11 – پرلین‌های ساخته‌شده در پلان (تیرهای آبی عمود بر خرپاها) و در نمای سه‌بعدی
9. تحلیل
پرلین‌ها در تحلیل مانند تیر چوبی معمولی حل و طراحی می‌شوند. انتهای آن‌ها با بال فوقانی خرپا در یک گره مشترک است؛ انتهای پرلینی که به نقطه داخلی بال می‌رسد، بال را از آن نقطه تقسیم می‌کند. در تحلیل مدل نمونه عضو معلق در هوا وجود ندارد.
شکل 12 – تحلیل مدل دارای پرلین (هشدارهای فهرست به وزن مخصوص مصالح دیوار نمونه مربوط‌اند)
بارها: ویزارد نمی‌تواند به پرلین‌ها بار اختصاص دهد. بار پوشش بام و بار برف با ابزارهای بار بام/دال برنامه یا با بارهای اضافی تیر داده می‌شوند. وزن خود پرلین‌ها از روی مصالح محاسبه می‌شود.
10. محدودیت‌ها و نکته‌ها
- پرلین با مقطع مستطیلی چوبی، با پروفیل فولادی نورد گرم یا با پروفیل فولاد سبک سردنوردشده ساخته می‌شود. محورهای مقطع قائم هستند؛ پرلین با شیب بام نمی‌چرخد (خمش مایل در نظر گرفته نمی‌شود).
- فقط خرپاهای موازی هم (در یک راستا) با هم به کار می‌روند؛ در بام شکسته هر راستا جداگانه پردازش می‌شود.
- خرپاها در طبقه فعال جست‌وجو می‌شوند؛ پرلین‌ها عضو همان طبقه می‌شوند.
- تنظیمات پرلین در فایل پروژه ذخیره می‌شوند. اگر ویزارد در حالی باز شود که یک عضو پرلین انتخاب شده است، تنظیمات و خرپاهای همان گروه بارگذاری می‌شوند؛ به‌روزرسانی پرلین‌ها («Aşıkları güncelle») گروه را با همان نام دوباره می‌سازد (با Geri Al قابل بازگرداندن است).
- اگر اتصال‌های اعضای جان در بال فوقانی خرپا بیش از 5 cm از خط بال انحراف داشته باشد، جانمایی «روی گره‌ها» آن نقاط را رد می‌کند.
- در خرپاهای جفت بسیار نزدیک (مثلاً دو خرپا با فاصله 10 cm که ستون را از دو طرف در بر می‌گیرند) دهانه کوتاه بین آن‌ها نیز به‌صورت قطعه پرلین جداگانه ساخته می‌شود.
مدل و مقاطع مثال جنبه نمونه دارند؛ درستی فاصله پرلین‌ها، مقطع و اتصال‌ها بر عهده مهندس مسئول پروژه است.