نمونه حل: ساختمان فولاد سبک دو طبقه

1. درباره این مقاله

این مقاله با تصاویر صفحه نشان می‌دهد که یک خانه مسکونی کوچک دو طبقه با ماژول فولاد سبک (فولاد سرد‌نورد‌شده، LSF) StatiCAD از ابتدا تا انتها چگونه مدل و حل می‌شود: تنظیمات پروژه، دیوارهای پنلی، نعل‌درگاه‌های در و پنجره، دال فولاد سبک (تولید نوار + تیر کف)، تحلیل، خواندن هشدارها و بهبود طراحی، نتایج، گزارش محاسبات و نقشه‌ها. مقادیر واردشده در هر گام مقادیر واقعی ساختمان نمونه هستند؛ نتایج عددی این مقاله همان نتایجی است که برنامه در این نمونه می‌دهد.

برای پس‌زمینه نظری ماژول‌ها و جزئیات همه گزینه‌ها به این مقاله‌ها مراجعه کنید: طراحی پنل و استاد در فولاد سبک، طراحی تیر و ستون در فولاد سبک، دال فولاد سبک: تیرهای کف و دیافراگم، شرایط آیین‌نامه، مهار و پی، مبانی نظری و مطالعات صحه‌گذاری.

اطلاع

نسخه: نوع ساختمان فولاد سبک، نوع دیوار «Hafif Çelikte Panel» (پنل در فولاد سبک)، زبانه‌های تیر/دال فولاد سبک و گزارش‌های فولاد سبک فقط در نسخه StatiCAD Ultimate نمایان می‌شوند. تصاویر صفحه با StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0 گرفته شده‌اند.

نکته

فایل‌های نمونه: فایل‌های پروژه دو مرحله این مقاله را از اینجا می‌توانید دانلود کنید (ZIP): OrnekHafifCelik_ilk.sy4 (طراحی اولیه، بخش 9) و OrnekHafifCelik.sy4 (طراحی بهبودیافته، بخش‌های 10 تا 13). فایل را با Dosya › Aç (فایل › باز کردن) باز کنید و گام‌ها را روی صفحه خودتان دنبال کنید.

2. ساختمان نمونه

خانه مسکونی مستقل دو طبقه با پلان 10.00 × 6.00 m. سیستم باربر کاملاً فولاد سبک است: دیوارهای پنلی با ارتفاع طبقه 2.80 m، تیرهای کف C200 که روی پنل می‌نشینند و نعل‌درگاه‌های فولاد سبک بالای در و پنجره. پی خارج از دامنه این نمونه است؛ زیر دیوارها تکیه‌گاه فرض می‌شود.

جدول 1 – اطلاعات عمومی

موضوع	مقدار
پلان	10.00 × 6.00 m (x = 0…10 m، y = 0…6 m)؛ دیوار باربر داخلی در x = 5.00 m
طبقات	ZEMİN KAT (همکف) و 1. KAT (طبقه اول)، هر کدام 2.80 m (ارتفاع ساختمان 5.60 m)
دیوارها (پنل‌ها)	ضخامت 15 cm؛ استاد C100x50x15x1.2 (دیوار خارجی)، C100x50x15x1.5 (دیوار داخلی)، فاصله 600 mm، 2 استاد کناری در انتهای پنل؛ در هر دو سطح OSB 11 mm (vc = 10.2 kN/m)؛ وزن مخصوص دیوار 300 kg/m³
بازشوها	در همکف 2 در (ورودی 1.00 m، در داخلی 0.90 m) و 5 پنجره؛ در طبقه اول 1 در داخلی و 6 پنجره (پنجره‌ها 1.50 m، جان‌پناه 90 cm)
نعل‌درگاه‌ها	بالای هر بازشو تیر فولاد سبک CC C200x80x22x4، دو انتها مفصلی
دال‌ها	در هر طبقه دو دال 5.00 × 6.00 m؛ دال فولاد سبک: تیرهای کف CC C200x80x16x2 در جهت X، فاصله ≤ 390 mm (تولیدشده 375 mm)، روکش OSB، دو ردیف مهاربندی عرضی
بارها	ضخامت دال 2 cm (معادل روکش + شاپ)، بار مرده اضافی 30 kg/m²، بار زنده 200 kg/m² (همکف)، 150 kg/m² (بام)؛ بار برف بام Sk = 0.75 kN/m²؛ باد q = 0.5 kN/m² (TS 498، 0–8 m)
زلزله	TBDY 2018، DD-2، SS = 0.50، S1 = 0.14، ZC؛ I = 1، R = 3، D = 2 (HCBTİE جدول 1.2، شکل‌پذیری محدود)؛ روش بار زلزله معادل، T = 0.2 s (TBDY 10.2.6.1)
روش طراحی	YDKT (HCBTİE 4.2؛ φc = 0.85، φb = 0.90)

شکل 1 – پلان طبقه همکف: دیوارهای پنلی (زرد)، تیرهای کف (آبی)، نوارها (سبز)، در و پنجره (بنفش)

شکل 2 – نمای سه‌بعدی ساختمان نمونه

اطلاع

جهت پلان: در صفحه پلان StatiCAD محور y رو به پایین است: نمای y = 0 در بالای صفحه و نمای y = 600 cm در پایین دیده می‌شود.

3. راه‌اندازی برنامه و پروژه

وقتی برنامه باز می‌شود، صفحه شروع (dock) نمایان می‌شود. برای پروژه جدید Yeni (جدید) در سمت چپ و برای نمونه آماده Aç (باز کردن) به کار می‌رود؛ نماد Ana Ekran (صفحه اصلی) صفحه کار را باز می‌کند.

شکل 3 – صفحه شروع (dock)

در سمت چپ صفحه اصلی نمای پلان (طبقه) و در سمت راست نمای سه‌بعدی قرار دارد. در نوار ابزار بالا PrjAyar تنظیمات عمومی پروژه، KatAyar تنظیمات عمومی طبقه، Analiz پنجره تحلیل استاتیکی، Rapor انتخاب گزارش و Çizim انتخاب نقشه را باز می‌کند. دکمه‌های Alt Kat / Üst Kat (طبقه پایین / طبقه بالا) طبقه فعال را عوض می‌کنند (پایین سمت چپ «Active Story»).

شکل 4 – صفحه کار اصلی: پلان همکف و نمای سه‌بعدی

4. تنظیمات عمومی پروژه

با PrjAyar در نوار ابزار بالا باز می‌شود. زبانه‌های لازم برای ساختمان فولاد سبک در ادامه آمده‌اند.

4.1 انتخاب آیین‌نامه: نوع ساختمان و گزینه‌های فولاد سبک

1. نوع ساختمان: فولاد سبک (Hafif Çelik) انتخاب می‌شود. این انتخاب استفاده از T = 0.2 s در محاسبه زلزله، کنترل‌های پروژه فولاد سبک (HCBTİE جدول 1.2) و زبانه‌های فولاد سبک را فعال می‌کند.
2. نیروهای زلزله: TBDY 2018، سطح شکل‌پذیری: محدود (R ≤ 3). در شکل‌پذیری زیاد می‌توان R ≤ 4 به کار برد.
3. روش طراحی عضو فولاد سبک: YDKT. حد خیز استاد h/240 (روکش گچی/OSB)، کمانش اعوجاجی نوار محدود برای C+ (پیش‌فرض).
4. توزیع بار بین دیوارهای برشی در ساختمان‌های چوبی و فولاد سبک: ظرفیت. بار زلزله متناسب با ظرفیت پنل‌ها بین آن‌ها توزیع می‌شود (TBDY 10.2.6.1).
5. «خروج از مرکزها در ماتریس سختی سیستم لحاظ شود (ofset3)» و «Offset1 و Offset2 در ماتریس سختی سیستم لحاظ شود» در این نمونه علامت‌نخورده رها شده‌اند؛ علامت‌دار ماندن آن‌ها طراحی تیر فولاد سبک را تغییر نمی‌دهد (به یادداشت زیر مراجعه کنید).

شکل 5 – تنظیمات عمومی پروژه › انتخاب آیین‌نامه (نوع ساختمان فولاد سبک، YDKT، توزیع ظرفیتی، کادرهای ofset خاموش)

اطلاع

کادرهای ofset و تیرهای کف: اگر یکی از کادرهای ofset علامت خورده باشد، محور تیر زیر صفحه دال مدل می‌شود؛ همراه با قید دیافراگم صلب، در تیر نیروی محوری‌ای (اثر مرکب) پدید می‌آید که مسیر بار واقعی ندارد. در این نمونه FEM این نیرو را برای هر تیر کف حدود 29 kN می‌دهد. برنامه این سهم را در طراحی تیر فولاد سبک، مانند تیرهای بتن‌آرمه، از نیروی محوری کم می‌کند: وقتی کادرها علامت دارند، نیروی محوری طراحی 0.2 kN و P/P_d + M/M_d = 0.564 است؛ وقتی خاموش‌اند 0 و 0.558. در جدول‌های نتایج تیر FEM نیروی محوری خام همچنان دیده می‌شود. وضعیت کادر «Offset1 ve Offset2» همراه پروژه ذخیره می‌شود؛ در پروژه‌های قدیمی که این اطلاعات را ندارند، کادر علامت‌دار می‌آید.

4.2 TBDY2018: پارامترهای زلزله

ضرایب شتاب طیفی نقشه DD-2 (S_S = 0.50، S₁ = 0.14)، رده زمین محلی ZC، ضریب اهمیت ساختمان I = 1، ضرایب رفتار سیستم باربر R(x) = R(y) = 3 و ضرایب اضافه‌مقاومت D(X) = D(Y) = 2 وارد می‌شوند. HCBTİE جدول 1.2 در ساختمان فولاد سبک D = 2 می‌خواهد؛ R در شکل‌پذیری محدود از 3 تجاوز نمی‌کند.

شکل 6 – تنظیمات عمومی پروژه › TBDY2018

4.3 نیروهای زلزله

بار زلزله معادل انتخاب می‌شود (TBDY 10.2.6.1). وقتی نوع ساختمان فولاد سبک باشد، برنامه گزینه پریود را روی روش تجربی (Ampirik Yöntem) می‌گذارد؛ در ساختمان فولاد سبک شتاب طیفی در همه حالت‌ها با T = 0.2 s محاسبه می‌شود، بنابراین انتخاب پریود نتیجه را تغییر نمی‌دهد.

شکل 7 – تنظیمات عمومی پروژه › نیروهای زلزله

4.4 ترکیب‌های بار: باد و برف

فشار باد q برابر 0.5 kN/m² (TS 498، 0–8 m) و بار برف بام Sk برابر 0.75 kN/m² وارد می‌شود. q در کنترل باد خارج از صفحه استادهای دیوار خارجی (1.2G + 1.0Q + 0.5S + 1.6W) و در خیز استاد به کار می‌رود؛ بار برف روی دال‌هایی که «Kar Yükü: Var» (بار برف: دارد) علامت دارند (در این نمونه بام) اثر می‌کند.

شکل 8 – تنظیمات عمومی پروژه › ترکیب‌های بار

اطلاع

حالت بار باد: وقتی «Betonarme-Yığma Yük Kombinasyonlarını Kullan» (استفاده از ترکیب‌های بار بتن‌آرمه–بنایی) انتخاب باشد، در حالت‌های بار باد وجود ندارد. کنترل باد استادها مستقل از این انجام می‌شود؛ اما در طراحی تیر/ستون فولاد سبک ترکیب‌های باد پدید نمی‌آیند و در پایان تحلیل یک ردیف اطلاعاتی ظاهر می‌شود (بخش 10.4).

4.5 نیروهای عضو: انتقال بار و دیافراگم

در انتقال بار از دال‌ها روش کلاسیک انتخاب می‌شود و دال‌ها را در سختی سیستم لحاظ کن علامت‌نخورده رها می‌شود؛ بدین ترتیب هر تیر کف G و Q عرض بارگیر خودش را می‌گیرد. در بارگذاری زلزله دیافراگم کاملاً صلب به کار می‌رود.

شکل 9 – تنظیمات عمومی پروژه › نیروهای عضو

5. تعریف طبقات

در پنجره KatAyar (تنظیمات عمومی طبقه) دو طبقه تعریف می‌شود: ZEMİN KAT و 1. KAT، هر کدام 280 cm. ردیف TEMEL (پی) طبقه پی برنامه است؛ در این نمونه عنصر پی ترسیم نشده است.

شکل 10 – تنظیمات عمومی طبقه

6. پنل‌های فولاد سبک (دیوارها)

6.1 ترسیم دیوارها

دیوارها با دکمه Duvar (دیوار) در نوار سمت چپ (یا با w در خط فرمان) روی خط محور با دو کلیک ترسیم می‌شوند؛ ضخامت دیوار 15 cm است. در StatiCAD هر دیوار یک قطعه پنل با ارتفاع کامل است: در بازشوهای در و پنجره دیوار تمام می‌شود (بخش 7). در همکف و در طبقه اول هر کدام 12 پنل وجود دارد (WZ01…WZ12، W101…W112).

شکل 11 – کلیک راست روی دیوار: "WZ02 Duvarı Özellik Değiştir" (تغییر مشخصات دیوار WZ02)

برای تغییر مشخصات، روی دیوار کلیک راست کنید و … Duvarı Özellik Değiştir را انتخاب کنید؛ وقتی چند دیوار انتخاب باشد، Çoklu Özellik Değiştir (تغییر مشخصات چندگانه) همان مقادیر را به همه دیوارهای انتخاب‌شده اعمال می‌کند.

6.2 تنظیمات عمومی: «Hafif Çelikte Panel»

1. نوع عضو: پنل در فولاد سبک (Hafif Çelikte Panel) علامت زده می‌شود. زبانه‌های «Hafif Çelik Paneli» و «Hafif Çelik Ankraj» با این انتخاب نمایان می‌شوند.
2. عرض دیوار 15 cm، دلتای چپ/راست 7.5 cm (دیوار روی محور مرکزی).
3. ارتفاع کلاف 20 cm وارد می‌شود. در پنل فولاد سبک این مقدار عمق دال است: ارتفاع استاد h = 280 − 20 = 260 cm گرفته می‌شود (در گزارش «Geometri: h = 260 cm»).
4. از کادرهای موقعیت دیوار برشی، لبه ساختمان که دیوار در آن قرار دارد علامت زده می‌شود (برای این دیوار Alt Kenar Aksında یعنی روی محور لبه پایین). خمش باد و خیز استاد فقط در دیوارهای (خارجی) که محور لبه‌شان علامت دارد محاسبه می‌شود؛ در دیوار داخلی کادرها خالی گذاشته می‌شوند.

شکل 12 – مشخصات دیوار › تنظیمات عمومی (Hafif Çelikte Panel، Alt Kenar Aksında)

6.3 استاتیک/مصالح: وزن دیوار

وزن خود پنل از BHA (وزن مخصوص) این زبانه و ضخامت دیوار محاسبه می‌شود. در نمونه 300 kg/m³ × 0.15 m ≈ 45 kg/m² سطح دیوار گرفته شده است (استاد، دو لایه OSB، عایق و صفحه گچی داخلی). فیلدهای مقاومت بنایی مانند fk و fvko در محاسبه پنل فولاد سبک استفاده نمی‌شوند.

شکل 13 – مشخصات دیوار › استاتیک/مصالح (BHA = 300 kg/m³)

اخطار

وزن پیش‌فرض دیوار: دیوارهای تازه ترسیم‌شده با مقادیر پیش‌فرض دیوار بنایی (1300 kg/m³، 24 cm) می‌آیند. وقتی «Hafif Çelikte Panel» انتخاب شود، ضخامت 15 cm و BHA برابر 300 kg/m³ می‌شود؛ دلتای چپ/راست (امتداد انتها) متناسب با ضخامت مقیاس می‌شود (12 ← 7.5 cm). وقتی دیوار فولاد سبک ذخیره‌شده‌ای باز شود، مقادیر ذخیره‌شده حفظ می‌شوند. اگر ضخامت و وزن واقعی پنل متفاوت است این مقادیر را اصلاح کنید؛ اگر مقادیر بنایی (1300 kg/m³ × 0.24 m ≈ 3 kN/m²) بمانند، جرم زلزله و بارهای استاد چند برابر بزرگ‌تر محاسبه می‌شود.

6.4 زبانه پنل فولاد سبک

• روکش پنل چپ/بالا و راست/پایین دارد علامت دارند؛ برای OSB با ضخامت 11 mm در هر دو سطح v_c = 10.2 kN/m (TBDY جدول 10.5؛ فاصله پیچ در لبه 150 و در میانه 300 mm). مقدار طراحی مقاومت برشی پنل φ·V_n = 0.6 · v_c · L است (برای هر سطح؛ دو سطح با روکش مساوی جمع می‌شوند).
• پروفیل استاد C100x50x15x1.2 (دیوارهای خارجی) / C100x50x15x1.5 (دیوار داخلی)، فاصله استادها 600 mm، تعداد استاد کناری 2.
• مهار چرخشی روکش برای استاد k_φ: دو سطح OSB، EIw برابر 0 (پیش‌فرض نوع)، فاصله پیچ 300 mm. برنامه کوچک‌تر دو سطح را به کار می‌برد؛ در استاد دارای OSB مقاومت اعوجاجی افزایش می‌یابد (در نمونه k_φ = 233 N·mm/mm/rad).

شکل 14 – مشخصات دیوار › پنل فولاد سبک

نکته

انتخاب روکش: اگر مقاومت برشی پنل کافی نبود، ابتدا روکش را تقویت کنید (OSB در هر دو سطح، تخته چندلا یا ورق)، سپس طول پنل را زیاد کنید. صفحه گچی به‌تنهایی نمی‌تواند بار زلزله را تحمل کند (TBDY 10.2.7.2)؛ سهم پنل‌های دارای صفحه گچی در مقاومت زلزله طبقه گزارش می‌شود.

6.5 زبانه مهار پنل فولاد سبک

مهار کششی (hold-down) در دو انتهای هر پنل و مهار برشی در امتداد کف اینجا تعریف می‌شوند. مقادیر، مقاومت‌های طراحی روش انتخاب‌شده (YDKT) هستند (سازنده/ETA). در همکف مهار برشی به بتن پی به‌صورت بولت (M12، 8.8، فاصله 600 mm) و در طبقه اول به دال طبقه به‌صورت پیچ (5.5 mm، فاصله 150 mm) وارد شده است.

شکل 15 – مهار فولاد سبک – طراحی اولیه: دستگاه 35 kN، میل‌مهار/بتن 40 kN

اطلاع

معنای مقادیر: مقاومت طراحی دستگاه: مقدار φR_n دستگاه hold-down؛ میل‌مهار/بتن/اتصال طبقه: مقاومت میل‌مهار و مخروط بتنی که دستگاه را به پی یا طبقه پایین متصل می‌کنند. اگر تعداد پیچ دستگاه–استاد = 0 وارد شود، برنامه تعداد پیچ لازم را محاسبه و گزارش می‌کند. Pnvs: مقاومت برشی بدنه پیچ (سازنده، مشخصه).

7. در، پنجره و نعل‌درگاه‌ها

دکمه‌های Kapı (در) و Pencere (پنجره) در نوار سمت چپ پنجره‌های ابزار را باز می‌کنند: فاصله، عرض، ارتفاع (در پنجره جان‌پناه) وارد می‌شود؛ روی یک انتهای دیوار (مرجع) و سپس روی نقطه‌ای در همان دیوار در جهت بازشو کلیک می‌شود. برنامه دیوار را در لبه‌های بازشو تقسیم می‌کند؛ دیوارهای دو طرف بازشو پنل‌های جداگانه‌اند.

شکل 16 – پنجره ابزار ترسیم در (فاصله 150 cm، عرض 90 cm، ارتفاع 200 cm)

شکل 17 – راهنمای نوار وضعیت در حالت در

در ساختمان فولاد سبک برای تحمل تیرهای کف و نوارهای لبه بالای بازشو به یک نعل‌درگاه (lento) نیاز است. نعل‌درگاه روی بازشو از انتهای دیوار تا انتهای دیوار به‌صورت یک کلاف (تیر) ترسیم می‌شود؛ مشخصات کلاف › نوع عضو: فولاد سبک (Hafif Çelik) انتخاب می‌شود و با دکمه Kesit Seç (انتخاب مقطع) از کاتالوگ Cold Formed پروفیل اختصاص می‌یابد (در این نمونه CC C200x80x22x4، دو انتها مفصلی).

شکل 18 – انتخاب مقطع کارخانه‌ای › Cold Formed (مشخصات CC C200x80x16x2)

اخطار

بازشوی بدون نعل‌درگاه: اگر تیرهای کف در یک بازشوی پنجره یا در تمام شوند و آنجا نعل‌درگاه نباشد، آن انتهای تیر بدون تکیه‌گاه می‌ماند: حل اجزای محدود هشدار «rijitlik matrisi tekil» (ماتریس سختی منفرد) می‌دهد و تیرها با لنگر و خیز بیش از حد ناکافی درمی‌آیند. در هر بازشوی دیوارهای عمود بر تیرهای کف (در این نمونه خطوط x = 0، x = 5 m و x = 10 m) نعل‌درگاه بگذارید.

8. دال فولاد سبک

8.1 ترسیم دال و مشخصات عمومی

هر طبقه به‌صورت دو دال مستطیلی ترسیم می‌شود (0–5 m و 5–10 m). در مشخصات دال › زبانه عمومی ضخامت 2 cm، بار روکش (مرده اضافی) 30 kg/m²، بار زنده 200 kg/m² (همکف) / 150 kg/m² (بام) وارد می‌شود. در دال‌های بام بار برف: دارد علامت زده می‌شود. نوع عضو «Diğer Döşemeler» (سایر دال‌ها) است.

شکل 19 – مشخصات دال › عمومی

8.2 زبانه «Hafif Çelik» (فولاد سبک): تولید نوار و تیر کف

1. کادر دال فولاد سبک علامت زده می‌شود.
2. پروفیل تیر کف: C200x80x16x2 (فهرست پروفیل‌های از پیش تعریف‌شده)؛ مصالح خالی (S235).
3. بیشترین فاصله تیرها: 390 mm. برنامه 6.00 m را به قسمت‌های مساوی‌ای که از این فاصله بیشتر نشوند تقسیم می‌کند: 16 فاصله × 375 mm، 15 تیر. انتخاب 375 mm < 400 mm برای راه دوم شرط ارتعاش HCBTİE 7.5 است.
4. جهت تیر: موازی محور X (تیرها با دهانه 5.00 m بین دیوارهای داخلی و خارجی).
5. روکش: OSB؛ بین تیرها حداقل دو ردیف مهاربندی عرضی وجود دارد علامت دارد.
6. در Tamam نوارها و تیرهای کف را تولید / به‌روز کن علامت زده و Tamam فشار داده می‌شود.

شکل 20 – مشخصات دال › فولاد سبک (یک نوار تولیدشده: 16 نوار در خانواده، 15 تیر کف)

پس از تولید، دال به 16 نوار تقسیم می‌شود و بین نوارها تیرهای کف از نوع فولاد سبک (HZ…، H1…) قرار می‌گیرند. از زبانه هر نواری می‌توان تعریف را تغییر داد و با «üret / yenile» (تولید / به‌روزرسانی) دوباره تولید کرد؛ اگر علامت کادر برداشته شود، دال اصلی برمی‌گردد.

8.3 ورودی‌های دیافراگم دال

در گروه دیافراگم دال (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4) در بخش پایین زبانه، مقاومت برشی واحد روکش v_n، قطر/فاصله پیچ‌هایی که دال را به تراک بالای پنل طبقه پایین وصل می‌کنند و مقاومت برشی بدنه پیچ وارد می‌شود. اگر 0 بماند، برای v_n مقدار پنل دیوار جدول 10.5 TBDY (OSB، 10.2 kN/m) و برای پیچ 4.8 mm / 300 mm به کار می‌رود. در طراحی اولیه با همین مقادیر پیش‌فرض شروع شده است.

8.4 تیرهای کف تولیدشده

هر تیر کف تولیدشده یک کلاف فولاد سبک با دو انتهای مفصلی M2 + M3 است. در مشخصات کلاف مقطع و مصالح، در زبانه فولاد سبک ورودی‌های تیر کف و در زبانه Ahşap2 مهار چرخشی روکش (k_φ) به‌صورت اختصاص‌یافته در تولید دیده می‌شوند.

شکل 21 – مشخصات کلاف › عمومی: فولاد سبک، CC C200x80x16x2، S235

شکل 22 – مشخصات کلاف › فولاد سبک: بال فوقانی متصل به روکش، اعلام مهاربندی عرضی

شکل 23 – مشخصات کلاف › Ahşap2: روکش OSB، فاصله اعضا 375 mm

شکل 24 – مشخصات کلاف › مفصل: M2 و M3 در دو انتها آزاد

9. تحلیل: طراحی اولیه

دکمه Analiz در نوار بالا پنجره تحلیل استاتیکی را باز می‌کند؛ با Analize Başla (شروع تحلیل) حل آغاز می‌شود (در این نمونه حدود 20–35 s). پس از پایان تحلیل، خطاها و هشدارها در فهرست پایین ردیف می‌شوند؛ دکمه Seç (انتخاب) عضو مربوطه را در پلان انتخاب می‌کند.

شکل 25 – تحلیل استاتیکی – فهرست هشدارهای طراحی اولیه

در طراحی اولیه 36 ردیف خروجی پدید آمد. موارد مهم از نظر فولاد سبک:

جدول 2 – ناکافی‌های طراحی اولیه

هشدار	تعداد	ردیف نمونه	معنا
مهار کششی ناکافی (TBDY 10.4.1.1)	13	WZ02: T = 46.05 kN، نسبت 1.32، کنترل‌کننده: دستگاه	نیروی بلندشدگی در انتهای پنل (با D = 2 بزرگ‌شده) از مقاومت 35 kN (در طبقه اول 25 kN) دستگاه hold-down بیشتر است.
اتصال دال ناکافی (TBDY 10.5(b)، 10.3.4)	17	WZ07: V = 33.36 kN > n·Ps = 9 × 2.54 = 22.86 kN (نسبت 1.46؛ 4.8 mm / 300 mm)	برش دارای D در مقطع بالایی پنل طبقه پایین از مقاومت کل پیچ‌هایی که دال را به تراک بالای پنل وصل می‌کنند بیشتر است.
برش واحد روکش دیافراگم ناکافی (TBDY 10.5(b))	1	دال 1. KAT خط x = 500 cm: v = 8.55 kN/m > 6.12 kN/m (نسبت 1.40)	نیرویی که دال بام به خط دیوار داخلی منتقل می‌کند (F = 51.3 kN، B = 6.00 m) با مقدار پیش‌فرض OSB (vn = 10.2 kN/m) تحمل نمی‌شود.

نکته

معادل هشدارها در فهرست کنترل پروژه: همین نتایج در صفحه «Proje Hata Kontrolleri» (کنترل‌های خطای پروژه) گزارش به‌صورت ردیف‌های TBDY 10.4.1.1 (مهار) و TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4 (دیافراگم) نیز فهرست می‌شوند.

10. بهبود طراحی

10.1 پیچ‌های دال–پنل

در هر چهار خانواده دال (از هر طبقه دو تا) در مشخصات دال › فولاد سبک › گروه دیافراگم دال فاصله پیچ 150 mm وارد می‌شود. تغییر در یک نوار در Tamam به همه نوارهای خانواده منتقل می‌شود. تعداد پیچ دو برابر می‌شود (مثلاً WZ07: 9 ← 18 پیچ، 22.86 ← 45.72 kN).

10.2 مقاومت روکش دیافراگم بام

در دال‌های بام (1. KAT) مقاومت برشی واحد روکش v_n = 15 kN/m وارد می‌شود. این مقدار برای این نمونه یک مقدار فرضی سازنده/آزمایش است (مثلاً دیافراگم OSB با بلوک‌گذاری و فاصله پیچ لبه کم). آیین‌نامه برای دیافراگم دال مقداری نمی‌دهد؛ در پروژه واقعی باید مقدار آزمایش (پیوست 10.C در TBDY) یا مقدار سازنده به کار رود.

شکل 26 – زبانه فولاد سبک دال بام – بهبودیافته: v_n = 15 kN/m، فاصله پیچ 150 mm

10.3 مهارهای کششی

با انتخاب همه پنل‌ها و Çoklu Özellik Değiştir در زبانه مهار فولاد سبک در همکف دستگاه 55 kN / میل‌مهار-بتن 60 kN و در طبقه اول 35 / 35 kN وارد می‌شود. تعداد پیچ لازم دستگاه–استاد در گزارش آمده است (مثلاً برای WZ01 تعداد 17 پیچ).

شکل 27 – مهار فولاد سبک – بهبودیافته: دستگاه 55 kN، میل‌مهار/بتن 60 kN

10.4 تحلیل دوم

وقتی تحلیل تکرار شود هیچ خطایی نمی‌ماند؛ در فهرست فقط چهار ردیف اطلاعاتی وجود دارد:

شکل 28 – تحلیل استاتیکی – فهرست هشدارهای طراحی بهبودیافته

جدول 3 – ردیف‌های اطلاعاتی باقی‌مانده

ردیف	توضیح
در طراحی تیر فولاد سبک ترکیب باد وجود ندارد	در حالت‌های بار باد تعریف نشده است (بخش 4.4). تیرهای کف و نعل‌درگاه‌ها با ترکیب‌های قائم و زلزله طراحی شدند؛ کنترل باد استادها انجام شد.
سختی FEM متناسب با ظرفیت شد (f = 0.79 … 2.10)	طبق TBDY 10.2.6.1 سختی درون‌صفحه هر پنل متناسب با مقاومت برشی شد؛ سختی کل طبقه تغییر نمی‌کند.
کف سهم ظرفیت (بیشینه × 2.22، W109)	برش زلزله 19 پنل که در FEM کمتر از سهم ظرفیت برش می‌گرفتند به سهم ظرفیت ارتقا یافت؛ نیازهای پنل، استاد کناری و مهار با این مقادیر محاسبه شد.
پنل 2 ≤ h/l ≤ 4 (WZ11، W111)	پنل‌های 1.25 m کنار در داخلی: مقاومت برشی واحد با 2l/h کاهش یافت (HCBTİE فصل 6).

11. نتایج

11.1 بارهای زلزله

جدول 4 – خلاصه بار زلزله معادل (طراحی بهبودیافته)

کمیت	مقدار
SDS / SD1	0.65 / 0.21
پریود	T = 0.2 s (TBDY 10.2.6.1)؛ Tx = 0.11 s و Ty = 0.09 s محاسبه‌شده فقط جنبه اطلاعاتی دارند
Ra / SaR	2.62 / 0.248 g
جرم زلزله	28.76 t (G + 0.3Q)
نیروی برش پایه VtE	70.0 kN (هر دو جهت)
نیروهای طبقات	تراز همکف 26.0 kN، تراز بام 43.0 kN

اطلاع

نامنظمی پیچشی: در گزارش تحلیل ممکن است ردیف «Binada A1 burulma düzensizliği olduğundan deprem yüklemeleri artırılmış dış merkezlikle yeniden yapılıyor» (چون ساختمان نامنظمی پیچشی A1 دارد، بارگذاری زلزله با خروج از مرکزیت افزایش‌یافته دوباره انجام می‌شود) دیده شود (η_bi بیشینه 1.24). برنامه در این حالت خروج از مرکزیت اضافی را خودکار بزرگ می‌کند.

11.2 پنل‌ها، استادها و مهارها

جدول 5 – پنل‌های انتخاب‌شده (طراحی بهبودیافته؛ نسبت‌ها نیاز/ظرفیت)

پنل	پروفیل	h (cm)	استاد میانی	استاد کناری	برش پنل	بلندشدگی Td (kN)	مهار کششی	مهار برشی
WZ01 (2.15 m)	C100x50x15x1.2	260	0.30	0.53	0.51	44.2	0.80	0.58
WZ02 (3.65 m)	C100x50x15x1.2	260	0.34	0.62	0.40	46.1	0.84	0.55
WZ07 (2.65 m)	C100x50x15x1.2	260	0.41	0.52	0.57	39.8	0.72	0.77
WZ12 (4.15 m، داخلی)	C100x50x15x1.5	260	0.35	0.49	0.57	32.2	0.58	0.55
W107 (2.65 m)	C100x50x15x1.2	260	0.28	0.34	0.59	27.3	0.78	0.43
W111 (1.25 m، داخلی)	C100x50x15x1.5	260	0.10	0.28	0.81	28.2	0.81	0.45
W112 (4.15 m، داخلی)	C100x50x15x1.5	260	0.16	0.33	0.69	32.5	0.93	0.50

نسبت‌های استاد میانی و کناری، بزرگ‌تر از دو مقدار فشار محوری و ترکیب باد (P/P_d + M/M_d) در دیوارهای خارجی هستند. نیاز استاد کناری شامل نیروی واژگونی بزرگ‌شده با D است (TBDY 10.4.1.1(a)). چون صفحه گچی وجود ندارد، سهم گچ طبق TBDY 10.2.7.2 در هر طبقه و جهت 0% است.

11.3 تیرهای کف و نعل‌درگاه‌ها

جدول 6 – نتایج تیرها (نامساعدترین)

عضو	مقطع	M / Md	خیز	سایر
تیر کف، همکف (HZ08)	CC C200x80x16x2	4.82 / 8.64 kNm = 0.56	0.88 cm ≤ L/300 = 1.67 cm	fn = 8.2 Hz؛ چروکیدگی جان 0.59
تیر کف، بام (H137)	CC C200x80x16x2	4.36 / 8.64 kNm = 0.50	0.73 cm	fn = 8.7 Hz
نعل‌درگاه، همکف (HZ07، 1.50 m)	CC C200x80x22x4	3.44 / 19.59 kNm = 0.18	0.03 cm	—
نعل‌درگاه، طبقه اول (H107، 1.50 m)	CC C200x80x22x4	2.91 / 19.59 kNm = 0.15	0.02 cm	—

11.4 دیافراگم دال

در هر تراز دال، خطوط دیوار ساخته می‌شود و نیروی خط طبق TBDY 4.5.6.4 (برش مقطع بالایی پنل‌های طبقه پایین − برش مقطع پایینی پنل‌های طبقه بالا، با D) به دست می‌آید. در طراحی بهبودیافته بزرگ‌ترین نسبت روکش 0.95 (بام، خط x = 500 cm، v = 8.55 kN/m ≤ 0.6 · 15 = 9.0 kN/m) و بزرگ‌ترین نسبت اتصال 0.73 است؛ نسبت‌های جمع‌کننده و بال کمتر از 0.14 هستند.

11.5 مدل اجزای محدود

پنل‌ها در مدل اجزای محدود به‌صورت عنصر میله‌ای دیوار، و تیرهای کف و نعل‌درگاه‌ها به‌صورت میله مفصلی حضور دارند؛ زیر دیوارها تکیه‌گاه است. مدل را می‌توان در پنل سه‌بعدی با گزینه‌های نمایش سیستم اجزای محدود (نوار راست) نشان داد.

شکل 29 – مدل میله‌ای اجزای محدود (تکیه‌گاه‌ها سبز)

شکل 30 – صفحه اصلی پس از تحلیل طراحی بهبودیافته

12. گزارش محاسبات

1. در نوار بالا با دکمه Rapor پنجره انتخاب گزارش باز می‌شود.
2. در درخت، گروه گزارش‌های المان فولاد سبک و زیرگره‌های آن علامت زده می‌شوند: طراحی پنل فولاد سبک (TBDY2018)، طراحی استاد فولاد سبک (EGM)، طراحی تیر فولاد سبک (EGM). گروه به‌طور پیش‌فرض بدون علامت می‌آید.
3. با Tüm Seçili Raporları Oluştur (ایجاد همه گزارش‌های انتخاب‌شده) گزارش آماده و پیش‌نمایش باز می‌شود؛ از آنجا می‌توان چاپ کرد یا به‌صورت PDF ذخیره نمود.

شکل 31 – انتخاب گزارش: گزارش‌های المان فولاد سبک و زیرگزارش‌های آن

شکل 32 – پنجره پیش‌نمایش گزارش (117 صفحه)

صفحه‌های منتخب گزارش نمونه:

شکل 33 – پارامترهای پروژه (تحلیل ساختمان فولاد سبک، TBDY 2018، شکل‌پذیری محدود)

شکل 34 – محاسبه بار زلزله معادل (S_DS، R_a، V_tE)

شکل 35 – طراحی پنل فولاد سبک طبق TBDY 2018 (V_c = 0.6·v_c·l)

شکل 36 – طراحی استاد پنل (EGM)، مهار و برش پنل – WZ01

شکل 37 – طراحی استاد پنل – دیوار داخلی WZ12

شکل 38 – طراحی تیر کف فولاد سبک (EGM) – HZ09، HZ10

شکل 39 – طراحی نعل‌درگاه – HZ01، HZ02

شکل 40 – دیافراگم دال فولاد سبک (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4)

نکته

صفحه‌های غیرضروری: گره «Döşeme Hesapları» (محاسبات دال) برای نوارهای فولاد سبک جدول‌های دال بتن‌آرمه را هم چاپ می‌کند؛ در دال فولاد سبک این صفحه‌ها معنایی ندارند و گره را می‌توان بدون علامت گذاشت.

13. نقشه‌ها

دکمه Çizim در نوار بالا پنجره انتخاب نقشه را باز می‌کند. انواع نقشه و طبقاتی که باید ترسیم شوند انتخاب می‌شود؛ Kat Planları Çiz (ترسیم پلان طبقات) پلان‌های طبقه و قالب‌بندی را و Projeyi Açılımlarla Birlikte Çiz (ترسیم پروژه همراه با جزئیات گسترده) همه نقشه‌ها از جمله جزئیات گسترده را در ویرایشگر StatiCAD-CivilDraw تولید می‌کند.

شکل 41 – انتخاب نقشه › ترسیم بتن‌آرمه (انواع نقشه و طبقات)

شکل 42 – انتخاب نقشه › گزینه‌های پلان دیوار

شکل 43 – StatiCAD-CivilDraw: جلد، پلان‌های دیوار طبقات و پلان‌های قالب‌بندی

شکل 44 – پلان دیوار همکف (پنل‌ها، بازشوها، محورها)

شکل 45 – پلان قالب‌بندی همکف (تیرهای کف و نوارها)

اخطار

دامنه نقشه‌ها: ماژول نقشه، برگه ویژه فولاد سبک (چیدمان استاد، پیاده‌سازی تیر کف، جزئیات مهار و اتصال) تولید نمی‌کند؛ پلان‌های دیوار و قالب‌بندی نقشه‌های عمومی پلان هستند. در پلان قالب‌بندی ممکن است خطوط آرماتور بتن‌آرمه مربوط به محورهای محاسبه دال هم دیده شود؛ در دال فولاد سبک اینها اجرا نمی‌شوند. ردیف مصالح در عنوان برگه (C25 و مانند آن) مصالح عمومی پروژه است.

14. نکات قابل توجه و محدودیت‌های شناخته‌شده

موضوع	توضیح / اقدام لازم
کادرهای ofset (بخش 4.1)	دیافراگم صلب + خروج از محوریت محور تیر در FEM به تیرهای کف نیروی محوری مصنوعی می‌دهد؛ برنامه این سهم را در طراحی تیر فولاد سبک کم می‌کند و لازم نیست کادرها بسته شوند. در جدول‌های نتایج تیر FEM نیروی محوری خام دیده می‌شود. همین اصلاح در تیرهای فولادی سنگین نیز اعمال می‌شود.
وزن دیوار (بخش 6.3)	انتخاب «Hafif Çelikte Panel» ضخامت را 15 cm و BHA را 300 kg/m³ می‌کند؛ اگر مقادیر واقعی پنل متفاوت است اصلاح کنید.
حالت بار باد (بخش 4.4)	در فهرست ترکیب‌های TBDY باد وجود ندارد؛ برای ترکیب‌های باد تیر/ستون فولاد سبک حالت‌های بار تعریف‌شده لازم است. کنترل باد استاد جداگانه با q انجام می‌شود.
نعل‌درگاه (بخش 7)	در هر بازشویی که تیرهای کف به آن ختم می‌شوند نعل‌درگاه بگذارید؛ در غیر این صورت انتهای تیر بدون تکیه‌گاه می‌ماند.
vn دیافراگم (بخش 10.2)	مقدار آیین‌نامه‌ای وجود ندارد؛ اگر 0 وارد شود مقدار پنل دیوار به‌صورت قیاسی به کار می‌رود. مقدار آزمایش یا سازنده را وارد کنید.
پی	در این نمونه پی ترسیم نشده است. در ساختمان فولاد سبک نیروهای داخلی پی با D بزرگ می‌شوند (TBDY 10.4.1.2)؛ برای این کار باید در تنظیمات عمومی پروژه «Sonlu Elemanlar – Yapı Temel Birlikte Analiz» (اجزای محدود – تحلیل هم‌زمان سازه و پی) انتخاب شود.
سایر محدودیت‌ها	به بخش «فرض‌ها و محدودیت‌ها» (Kabuller ve sınırlar) در مقاله مبانی نظری طراحی فولاد سبک مراجعه کنید.

شکل 46 – گزارش › کنترل‌های خطای پروژه (ردیف‌های دیافراگم TBDY 10.5 و M.4.5.6.4)