بارهای جرثقیل سقفی، جرم‌های اضافی زلزله و R–D متفاوت
این مقاله سه موضوع ویژه سازه‌های صنعتی پیش‌ساخته را شرح می‌دهد: جرم‌های اضافی که فقط به‌عنوان جرم زلزله در سیستم باربر شرکت می‌کنند، بارهای جرثقیل سقفی (گذرنده) و ضرایب R و D متفاوت برای بخش بالایی و پایینی در ساختمان‌های دارای طبقه میانی. برای مراحل مدل‌سازی به مقاله مدل‌سازی سازه‌های پیش‌ساخته مراجعه کنید.
1. جرم پنل نما و جرثقیل (جرم اضافی زلزله)
برای جرم‌هایی مانند پنل‌های نمای آویزان به ستون‌ها یا پل جرثقیل که باید در سیستم باربر نه به‌عنوان وزن، بلکه فقط به‌عنوان جرم زلزله شرکت کنند:
- ستون‌هایی را که جرم روی آن‌ها اثر می‌کند در پلان انتخاب کرده و پنجره ماکروها ← افزودن گره از پیش تعریف‌شده... («Ön tanımlı düğüm ekle...») را باز کنید. با گزینه روی محور دیرک/ستون‌های انتخاب‌شده («Seçili dikme/kolonların ekseninde») گره در انتهای بالای ستون (تراز ناودانی) یا در تراز مطلق Z داده‌شده (مثلاً کنسول جرثقیل) قرار می‌گیرد؛ جرم را در کادر جرم اضافی زلزله («Deprem ek kütlesi») بر حسب تن (= kN·s²/m) بنویسید. برای نقطه‌ای غیر از ستون از گزینه با مختصات (X, Y, Z) («Koordinatla (X, Y, Z)») استفاده کنید. گره‌ها در پلان با نماد مربع توخالی دیده می‌شوند.
- برای تغییر مقدار بعداً، روی نماد گره کلیک راست کرده و پنجره مشخصات joint از پیش تعریف‌شده را باز کنید؛ در کادر جرم اضافی زلزله در زبانه عمومی جرم را بر حسب تن بنویسید. در زبانه نیروها («Kuvvetler») همین پنجره بارهای گره (kN، kN·m؛ محور سراسری، Z به بالا) و در زبانه عمومی آزادی‌های تکیه‌گاهی وارد می‌شوند.
در تحلیل، گره به آن گره مدل اجزای محدود وصل می‌شود که مختصاتش با آن منطبق است. اگر گره در محدوده ارتفاع طبقه یک ستون و داخل مقطع آن باشد، ستون در آن تراز تقسیم می‌شود. جرم نقطه‌ای که به هیچ گرهی متصل نشود فقط در مجموع طبقه وارد می‌شود و در فهرست هشدارهای تحلیل گزارش می‌شود.
جرم اضافی در جرم زلزله طبقه‌ای که joint در آن قرار دارد، ماتریس جرم تحلیل مودال، بار زلزله معادل، شاخص مرتبه دوم و نسبت‌های بخش بالایی/پایینی شرکت می‌کند. چون وزن نیست، به بارهای قائم و بارهای پی افزوده نمی‌شود. تخصیص طبقه بر اساس تراز joint انجام می‌شود.
وقتی چند joint انتخاب شده و کادر خالی بماند، مقادیر موجود حفظ می‌شود. کاربرد معمول: نیمی از وزن پنل (سهمی که اتصال بالایی تحمل می‌کند) به بالای ستون‌ها در تراز ناودانی. جرم پل جرثقیل را در اینجا جداگانه وارد نکنید: گزینه نوشتن جرم پل («Köprü kütlesini yaz») در پنجره جرثقیل جرم کل پل (وزن پل / g) را به‌طور مساوی تقسیم کرده و در گره‌های کنسول ستون‌های جرم می‌نویسد (بخش 2)؛ اگر هر دو روش با هم به کار روند، جرم دو بار حساب می‌شود.
2. بارهای جرثقیل سقفی (گذرنده)
پنجره ماکروها ← بارهای جرثقیل سقفی (گذرنده)... از واکنش‌های چرخ‌ها نیروهای طراحی تیر جرثقیل و نیروهای قائم و افقی منتقل‌شده به ستون‌ها را محاسبه می‌کند؛ بارهای جرثقیل را به‌صورت بارگذاری‌های از پیش تعریف‌شده جداگانه در مدل می‌نویسد. برنامه این بارگذاری‌ها را در تحلیل جداگانه حل می‌کند و ترکیب‌های جرثقیل را خودش برقرار می‌کند. پنجره دائمی نیست: تا زمانی که باز است می‌توانید در پلان ستون انتخاب کنید.
در کدام نسخه، با کدام چیدمان بار؟ بارگذاری‌های جرثقیل در نسخه StatiCAD Ultimate و با بارگذاری‌ها و ترکیب‌های از پیش تعریف‌شده (ترکیب‌های TBDY) کار می‌کنند: در تنظیمات کلی پروژه ← ترکیب‌های بار باید گزینه استفاده از ترکیب‌های بار بتن‌آرمه–بنایی («Betonarme-Yığma Yük Kombinasyonlarını Kullan») انتخاب شده باشد. وقتی استفاده از ترکیب‌های بار سازه چوبی («Ahşap Yapı Yük Kombinasyonlarını Kullan») (چیدمان بارگذاری تعریف‌شده توسط کاربر) انتخاب شده باشد، بارگذاری‌های جرثقیل قابل اعمال نیستند.
| ورودی | توضیح | پیش‌فرض (کتاب) |
|---|---|---|
| ظرفیت بلند کردن (kN) | ظرفیت جرثقیل | 200 |
| R1maks، R1min، R2maks، R2min (kN) | واکنش‌های چرخ از جدول سازنده: سمت بارگذاری‌شده (R1) و سمت مقابل (R2)؛ بیشترین و کمترین مقدار برای دو موقعیت واگن | 153 / 49 / 134 / 30 |
| فاصله بین چرخ‌ها a (m) | فاصله دو چرخ روی یک تیر جرثقیل | 3.84 |
| ضریب دینامیکی ψ | نیروهای قائم و افقی جرثقیل را بزرگ می‌کند | 1.40 |
| دهانه تیر جرثقیل L (m) | فاصله محورها | 7.5 |
| تیر + ریل q (kN/m) | وزن مرده تیر جرثقیل و ریل | 5.1 |
| تراز بالای کنسول Z (cm، مطلق) | تراز کنسول جرثقیل؛ بارها در این تراز روی گره واقع بر محور ستون نوشته می‌شوند (ستون در آن تراز تقسیم می‌شود). Z باید بین ترازهای پایین و بالای ستون‌های ریل باشد | 800 |
| خروج از مرکز کنسول e (cm) | فاصله محور ریل از محور ستون. کنسول به سمت ریل مقابل در نظر گرفته می‌شود و علامت خودکار است (اگر ریل‌ها در راستای X باشند MX = −V·ey، اگر در راستای Y باشند MY = +V·ex) | 0 |
| راستای ریل | راستای ریل‌ها در پلان (X یا Y). نیروی افقی در راستای پل (Rkol/10) عمود بر ریل و نیروی ترمز (Rkol/7) در راستای ریل در نظر گرفته می‌شود | X |
| نیروی افقی در ریل مقابل با حداقل بار چرخ (کتاب) | اگر علامت‌دار باشد، نیروی افقی در ریل بارگذاری‌شده از Rkol,maks و در ریل مقابل از Rkol,min و در همان جهت گرفته می‌شود؛ اگر علامت‌دار نباشد در هر دو ریل مقدار حداکثر (سمت اطمینان) | علامت‌دار |
| KG: وزن مرده پل در ترکیب‌های زلزله | وزن مرده پل (ΣR − ظرفیت) به‌صورت یک بارگذاری جداگانه فقط وارد ترکیب‌های زلزله می‌شود | علامت‌دار |
| γK (ضریب ترکیب جرثقیل) | ضریب KV و KH در ترکیب‌های جرثقیل (TS 500، بار زنده جرثقیل) | 1.6 |
| نوشتن جرم پل | جرم پل (وزن پل / g) به‌طور مساوی بین ستون‌های جرم تقسیم شده و به‌صورت جرم اضافی زلزله نوشته می‌شود (بخش 1) | علامت‌دار |
- محاسبه: وزن مرده و جرم پل، نیروهای متمرکز کنسول ناشی از وزن مرده تیر و ریل، لنگرها و برش‌های تیر جرثقیل (Md، Vd، Md افقی)، واکنش‌های ستون (ریل بارگذاری‌شده / ریل مقابل) و نیروهای افقی هر ستون فهرست می‌شوند. تیر جرثقیل با این مقادیر جداگانه طراحی می‌شود. با ورودی‌های کتاب: ΣR = 366 kN، وزن پل 166 kN (16.92 t)، واکنش ستون در ریل بارگذاری‌شده 305.7 kN و در ریل مقابل 89.1 kN؛ نیروی افقی هر ستون (ریل بارگذاری‌شده / ریل مقابل) در راستای پل 30.6 / 8.9 kN و در راستای ریل 43.7 / 12.7 kN.
- ستون‌هایی را که روی یک ریل قرار دارند در پلان انتخاب کرده و دکمه ریل A ← ستون‌های انتخاب‌شده («Ray A ← seçili kolonlar») را بزنید؛ ستون‌های ریل مقابل را انتخاب کرده و دکمه ریل B ← ستون‌های انتخاب‌شده («Ray B ← seçili kolonlar») را بزنید. ستون‌هایی که وزن مرده پل (KG) و جرم آن بین آن‌ها توزیع می‌شود با جرم ← ستون‌های انتخاب‌شده («Kütle ← seçili kolonlar») تعیین می‌شوند؛ اگر تخصیصی وجود نداشته باشد، KG و جرم به‌طور مساوی بین همه ستون‌های ریل تقسیم می‌شود. دکمه‌ها ستون‌های انتخاب‌شده در همه طبقات را می‌گیرند: نباید در طبقه دیگری ستون انتخاب‌شده‌ای باقی بماند.
- اعمال بارگذاری‌های جرثقیل («Kren yüklemelerini uygula»): روی محور هر ستون ریل و ستون جرم، در تراز کنسول، یک گره از پیش تعریف‌شده ایجاد می‌شود (یا از گره موجود استفاده می‌شود) و بارها نوشته می‌شوند. هنگام اعمال مجدد، بارها و جرم‌های جرثقیل قبلی ابتدا پاک می‌شوند (جمع مضاعف رخ نمی‌دهد). سپس تحلیل را دوباره اجرا کنید.
- حذف جرثقیل («Kreni kaldır»): بارگذاری‌های جرثقیل و گره‌هایی که اعمال جرثقیل ایجاد کرده است (و داده دیگری ندارند) حذف می‌شوند؛ جرم گره‌هایی که جرم پل در آن‌ها نوشته شده بود به مقدار پیش از جرثقیل برمی‌گردد. ورودی‌های پنجره و تخصیص ستون‌ها حفظ می‌شوند.
ورودی‌ها و گزینه‌های پنجره فقط هنگامی که اعمال بارگذاری‌های جرثقیل زده شود وارد پروژه می‌شوند: پس از تغییر یک ورودی، جرثقیل را دوباره اعمال کنید؛ اگر فقط محاسبه را بزنید و پنجره را ببندید، تغییر ذخیره نمی‌شود. تخصیص‌های ریل A، ریل B و جرم اما در لحظه زدن دکمه ذخیره می‌شوند. تعریف جرثقیل و بارگذاری‌های جرثقیل همراه با پروژه ذخیره می‌شوند. اعمال بارگذاری‌های جرثقیل و حذف جرثقیل را می‌توان با یک گام Geri Al (بازگردانی) برگرداند.
2.1 بارگذاری‌های جرثقیل
با اعمال جرثقیل، تعداد بارگذاری‌های پروژه از 13 به 20 می‌رسد؛ بارگذاری‌های جرثقیل با شماره‌های 13–19 اضافه می‌شوند و در جدول مشخصات joint از پیش تعریف‌شده ← نیروها گره دیده می‌شوند. در پروژه‌هایی که جرثقیل تعریف نشده است، تعداد بارگذاری‌ها، ترکیب‌ها و نتایج تغییر نمی‌کنند.
| بارگذاری | محتوا |
|---|---|
| KV1 / KV2 | واکنش‌های قائم ستون و لنگر کنسول: در KV1 در ستون‌های ریل A برابر Rkol,maks و در ستون‌های ریل B برابر Rkol,min؛ در KV2 برعکس. Rkol,maks = ψ·(R1maks + R2maks·(L − a)/L)، Rkol,min = ψ·(R1min + R2min·(L − a)/L) (تیر جرثقیل با تکیه‌گاه ساده، با خط تأثیر) |
| KHX1 / KHX2 | نیروهای افقی در جهت X سراسری؛ KHX1 با موقعیت KV1 (ریل A بارگذاری‌شده) و KHX2 با موقعیت KV2 جفت است |
| KHY1 / KHY2 | نیروهای افقی در جهت Y سراسری، با همان جفت‌سازی |
| KG | وزن مرده پل W = ΣR − ظرفیت (استاتیکی، بدون ψ؛ فقط برای ترکیب‌های زلزله)؛ به‌طور مساوی بین ستون‌های جرم تقسیم می‌شود |
در یک بارگذاری، همه ستون‌های هر ریل هم‌زمان بارگذاری می‌شوند (یک موقعیت جرثقیل). بارگذاری‌های جرثقیل با همان سختی و همان قاعده دیافراگمی که برای G و Q به کار می‌رود حل می‌شوند.
2.2 ترکیب‌های جرثقیل
وقتی بارگذاری‌های جرثقیل وجود دارند، برنامه در انتهای فهرست ترکیب‌ها حداکثر ده ترکیب جرثقیل اضافه می‌کند: 1.4G + 1.6Q + γK·KVi، 1.4G + 1.6Q + γK·KVi ± γK·KHXi و 1.4G + 1.6Q + γK·KVi ± γK·KHYi (i = 1، 2). ترکیب جرثقیل ضرایب ترکیب 1.4G + 1.6Q را عیناً دارد؛ KHX و KHY در یک ترکیب نمی‌آیند؛ بار برف (S) در آن نیست.
- ترکیب‌های جرثقیل ترکیب زلزله محسوب نمی‌شوند: در نیروی محوری ترکیب‌های زلزله‌دار ستون‌ها و دیوارهای برشی (حد 0.40·fck·Ac در ستون) وارد نمی‌شوند؛ در نیروهای طراحی TS 500 و پوش برش وارد می‌شوند.
- بارهای جرثقیل وارد ترکیب‌های زلزله (TBDY معادله 4.11 و 4.12) نمی‌شوند؛ فقط KG با ضریب G همان ترکیب (1.0 / 0.9) اضافه می‌شود.
- ترکیب‌های جرثقیل در طراحی ستون، تیر، دیوار برشی، پی و رادیه، در کنترل تنش خاک و در پوش ترکیب‌های تقاضاهای اتصال پیش‌ساخته نیز به کار می‌روند.
- در جرم زلزله فقط وزن مرده پل شرکت می‌کند و بار بلندشده شرکت نمی‌کند (TBDY 4.5.9.2).
جرثقیل با یک موقعیت مدل می‌شود؛ پویش موقعیت جرثقیل و چند جرثقیلی وجود ندارد. بارگذاری‌های جرثقیل وارد کنترل خیز تیر و نیروهای داخلی پوسته دال نمی‌شوند. در ترکیب‌های ساختمان آسیب‌پذیر (RBTE) ترکیب‌های جرثقیل تولید نمی‌شوند؛ در ترکیب‌های بار چوبی یا در نسخه‌ای غیر از Ultimate بارهای جرثقیل وارد تحلیل نمی‌شوند (هر دو حالت در فهرست هشدارهای تحلیل گزارش می‌شوند؛ جرم پل همچنان در جرم زلزله شرکت می‌کند). اگر کنسول جرثقیل در زبانه کنسول («Konsol») در پنجره ویژگی‌های ستون به‌صورت کنسول کوتاه تعریف شود، طراحی می‌شود: تقاضای آن به‌طور خودکار از گره جرثقیل گرفته می‌شود، اما نیروی زلزله جرم پل وارد تقاضای افقی نمی‌شود (نک. طراحی کنسول کوتاه). خلاصه محاسبه جرثقیل به گزارش منتقل نمی‌شود.
3. R و D متفاوت در بخش بالایی و پایینی (TBDY 4.3.6)
در ساختمان‌هایی که بخش پایینی (مثلاً بخش دارای طبقه میانی) سیستم باربر متفاوتی از بخش بالایی دارد، از پنجره ماکروها ← R-D متفاوت در بخش بالایی/پایینی (TBDY 4.3.6)... استفاده می‌شود. تحلیل برای کل ساختمان با ضرایب بخش بالایی (R و D در تنظیمات کلی پروژه) انجام می‌شود؛ نیروهای داخلی اعضای بخش پایینی با ضریب ν آیین‌نامه اصلاح می‌شوند.
| ورودی | توضیح | پیش‌فرض |
|---|---|---|
| اعمال ضرایب R و D متفاوت در بخش بالایی/پایینی | گزینه را فعال می‌کند | غیرفعال |
| آخرین طبقه بخش پایینی (شماره طبقه) | این طبقه و طبقات زیر آن «بخش پایینی» محسوب می‌شوند | 1 |
| R بخش پایینی (X)، R (Y) | ضریب رفتار سیستم باربر بخش پایینی (TBDY جدول 4.1) | 8 |
| D بخش پایینی (X)، D (Y) | ضریب اضافه مقاومت بخش پایینی (TBDY جدول 4.1) | 3 |
| νبالا (X)، νبالا (Y) | نسبت برش پایه بخش بالایی به برش پایه کل؛ اگر 0 وارد شود از وزن و ارتفاع طبقات به‌طور خودکار محاسبه می‌شود | 0 |
دکمه محاسبه / نمایش مقادیر νبالا، νپایین، ν، (R̄a)پایین و D̄پایین را نشان می‌دهد.
در تحلیل: نیروهای داخلی شکل‌پذیر اعضای بخش پایینی ناشی از بارگذاری‌های زلزله با ν بزرگ‌تر می‌شوند، رفتار غیرشکل‌پذیر (محاسبات ظرفیت نیروی برشی) با D̄پایین انجام می‌شود و تغییر مکان نسبی طبقه بخش پایینی با (R̄a)پایین محاسبه می‌شود. این تنظیم همراه با پروژه ذخیره می‌شود.
نمونه (ساختمان کتاب): بخش بالایی R = 3، D = 2؛ بخش پایینی R = 5، D = 2.5؛ آخرین طبقه پایینی 1؛ νبالا = 0.408 (X) / 0.406 (Y) ← ν = 0.763 / 0.762، (R̄a)پایین = 3.93، D̄پایین = 1.81. اگر مقایسه دقیق لازم باشد، مقدار νبالا را می‌توان دستی نیز وارد کرد.
4. موارد پرتکرار
| نشانه | راه‌حل |
|---|---|
| دکمه «اعمال بارگذاری‌های جرثقیل» غیرفعال است. | در تنظیمات کلی پروژه ← ترکیب‌های بار گزینه استفاده از ترکیب‌های بار سازه چوبی انتخاب شده است. گزینه استفاده از ترکیب‌های بار بتن‌آرمه–بنایی را انتخاب کرده و پنجره جرثقیل را بسته و دوباره باز کنید (بخش 2). |
| پیام «Projede gezer vinç (kren) yüklemeleri tanımlı ancak analize katılmadı» (در پروژه بارگذاری‌های جرثقیل سقفی (گذرنده) تعریف شده اما در تحلیل شرکت داده نشد) در هشدارهای تحلیل. | ترکیب‌های بار چوبی انتخاب شده یا نسخه Ultimate نیست. استفاده از ترکیب‌های بار بتن‌آرمه–بنایی را انتخاب کرده و تحلیل را تکرار کنید؛ اگر جرثقیل لازم نیست، در پنجره جرثقیل حذف جرثقیل را اجرا کنید. |
| ترکیب‌های جرثقیل در فهرست نیستند. | جرثقیل اعمال نشده یا حذف شده است؛ پیش از تحلیل باید اعمال بارگذاری‌های جرثقیل اجرا شود. هنگام استفاده از ترکیب‌های ساختمان آسیب‌پذیر (RBTE) (در تشخیص ساختمان آسیب‌پذیر یا وقتی در تنظیمات کلی پروژه برای ترکیب اثرات لرزه‌ای گزینه «Deprem Yönlerini Sadece X ve Y yönlerinde ayrı ayrı uygula» (اعمال جهت‌های زلزله فقط در جهت‌های X و Y به‌صورت جداگانه) انتخاب شده است) ترکیب‌های جرثقیل برقرار نمی‌شوند. |
| هشدار «Ray A ve ray B aynı hatta görünüyor» (ریل A و ریل B روی یک خط دیده می‌شوند)؛ لنگر کنسول نوشته نشد. | راستای ریل با راستای ریل‌ها در پلان مطابقت ندارد یا به ریل A و ریل B ستون‌های واقع بر یک خط تخصیص داده شده است. راستای ریل یا تخصیص ستون‌ها را اصلاح کرده و جرثقیل را دوباره اعمال کنید. |
| پیام «Köprü özağırlığı (ΣR − kapasite) sıfır: KG ve kütle yazılmadı.» (وزن مرده پل (ΣR − ظرفیت) صفر است: KG و جرم نوشته نشد). | ظرفیت بلند کردن باید کمتر از مجموع واکنش‌های چرخ (ΣR) باشد؛ بررسی کنید که مقادیر R1/R2 در جدول سازنده شامل وزن پل باشند. |
| مجموع جرم زلزله بیش از انتظار است. | جرم پل هم دستی (جرم اضافی زلزله) و هم با پنجره جرثقیل نوشته شده است. علامت نوشتن جرم پل را بردارید و جرثقیل را دوباره اعمال کنید یا جرم واردشده دستی را حذف کنید. |
| جرم اضافی در بارهای پی دیده نمی‌شود. | رفتار مورد انتظار است: جرم اضافی زلزله وزن نیست و فقط در محاسبات زلزله شرکت می‌کند. |