پرش به مطلب اصلی

سیستم‌های سازه‌ای قابل تحلیل بر اساس RYTEİE2019 (آیین‌نامه ساختمان‌های در معرض خطر)

نرم‌افزار StatiCAD می‌تواند سیستم‌های سازه‌ای زیر را برای ارزیابی ساختمان‌های در معرض خطر طبق RYTEİE2019 تحلیل کند

1-بنایی (با دال‌های بتن‌آرمه) (تحلیل داخلی) (دیوارها با المان‌های محدود خطی، دال‌ها با المان‌های محدود پوسته‌ای) : یک مدل اجزای محدود برای تحلیل سه‌بعدی سازه آماده می‌شود. دیوارهای بنایی با استفاده از المان‌های محدود خطی (میله‌ای) در مرکز ثقل مقطع عرضی مدل می‌شوند، در حالی که دال‌ها با استفاده از المان‌های محدود پوسته‌ای مدل می‌شوند. بارهای منتقل‌شده از دال‌ها به دیوارها و سایر اجزای باربر با روش اجزای محدود محاسبه می‌شوند.

در نرم‌افزار، دیوارها، کلاف‌های افقی (تیرهای پیوند) و کلاف‌های قائم (مشارکت کلاف‌های قائم در سختی سیستم اختیاری است) با المان‌های محدود خطی تحلیل می‌شوند. دال‌ها به شبکه‌های مثلثی تقسیم می‌شوند. دو روش مجزا برای مش‌بندی مثلثی قابل استفاده است. روش ترجیحی (پیش‌فرض) — «فقط گره‌های دال را در شبکه مثلثی دال قرار ده» — دال را به ۸ قسمت (سلول) تقسیم می‌کند. روش دیگر شبکه مثلثی نامنظم (TIN — Triangulated Irregular Network) است. در روش TIN، بارهای دیوارهایی که روی دال قرار دارند نیز می‌توانند بدون ترسیم تیر به طبقات پایین‌تر منتقل شوند. اما اجرای این روش (از دیدگاه کاربر نرم‌افزار) زمان و توجه بیشتری می‌طلبد.

هنگام انتقال بارها از دال‌ها به دیوارها از طریق اجزای محدود، بارهای دال به عنوان بار مرده (G) در ترکیب بار ۰ و به عنوان بار زنده (Q) در ترکیب بار ۱ به گره‌های دال اعمال می‌شوند. هنگامی که ضرایب ماتریس سختی المان‌های دال در جایگاه‌های خود در ماتریس سختی کلی قرار می‌گیرند، انتقال بار در سیستم به صورت خودکار انجام می‌شود. نرم‌افزار با مقایسه بارهای منتقل‌شده با بارهای اعمال‌شده، کاربر را از وجود هرگونه خطا در انتقال بار از دال‌ها به دیوارها مطلع می‌کند.

ترکیبات بار ۲ و ۴ به ترتیب ترکیبات بار لرزه‌ای در راستاهای X و Y هستند. از آنجا که در آیین‌نامه RYTEİE 2019 خروج از مرکزیت تصادفی اعمال نمی‌شود، ترکیبات ۳ و ۵ (بارها بر اساس مرکز جرم جابه‌جاشده) اعمال نمی‌شوند.

هنگامی که RYTEİE2019 انتخاب می‌شود، نرم‌افزار به‌طور خودکار گزینه‌های حل اجزای محدود را تنظیم کرده و دخالت کاربر در انتخاب روش‌های تحلیل را به موارد مشخص‌شده در آیین‌نامه محدود می‌کند و از هرگونه تغییر جلوگیری می‌نماید. اما با انتخاب روش TBDY2018، پروژه‌ها می‌توانند با روش‌های کلاسیک یا روش اجزای محدود حل شوند و مقادیر و نتایج مختلف به راحتی آزمایش شوند.

2-ساختمان‌های مختلط: (در صورتی که بخش بنایی بدون خطر باشد، کنترل معادله ۸.۱ باید به‌طور جداگانه در گزارش فنی انجام شود) (تحلیل داخلی) : اجزای بتن‌آرمه نیز در حل المان‌های محدود خطی لحاظ می‌شوند. نیروهای وارد بر ستون‌ها و دیوارها توسط نرم‌افزار تجزیه می‌شوند. از آنجا که بخش بنایی در معرض خطر است، استحکام بخش بتن‌آرمه به‌تنهایی نمی‌تواند ساختمان را طبق فرمول ۸.۱ ایمن تلقی کند. در صورتی که بخش بنایی بدون خطر باشد، تحلیل خطر بخش بتن‌آرمه باید با نرم‌افزاری که قادر به تحلیل بتن‌آرمه است انجام شود و کنترل خطر طبق فرمول ۸.۱ باید به‌طور جداگانه با در نظر گرفتن نسبت‌های نقص در بخش بنایی انجام گردد.

3-ساختمان بنایی با دال‌های چوبی یا بدون دیافراگم صلب (المان‌های محدود پوسته‌ای در SAP2000) : در تحلیل‌های داخلی StatiCAD، تعیین دیافراگم صلب در حل‌های اجزای محدود و حل‌های تحلیل مودی اعمال می‌شود (در نسخه فعلی). اما برای سیستم‌های با دال چوبی، آیین‌نامه RYTEİE2019 الزام می‌کند که حل بدون دیافراگم صلب انجام شود (RYTEİE2019 پیوست C.4 و ۷.۲.۵).

در یک نرم‌افزار تحلیل سازه، هنگام انجام تحلیل بدون دیافراگم صلب، نسبت مشارکت جرم ۱۰۰٪ در تحلیل مودی با استفاده از فرمول تعداد مودها = ضریب × ۳ قابل دستیابی نیست؛ بنابراین حل با در نظر گرفتن تعداد بسیار بیشتری از مودها انجام می‌شود. به عنوان مثال، در یک پروژه تک‌طبقه به جای ۳ مود، محاسبه با ۳۰۰ مود انجام می‌شود. در صورت نیاز، تعداد مودها افزایش می‌یابد تا نسبت جرم‌های موثر به جرم‌های طبقه از ۹۰٪ بیشتر شود.

اینکه آیا یک نرم‌افزار از دیافراگم صلب در تحلیل مودی استفاده می‌کند یا خیر را می‌توان با بررسی تعداد مودهای بیشتر از تعداد طبقات × ۳ تشخیص داد. سایر نرم‌افزارهایی که ادعای تحلیل سازه‌های بنایی با دال چوبی دارند نیز باید از نظر تجاوز تعداد مودها از تعداد طبقات × ۳ در پروژه بررسی شوند.

StatiCAD برای انجام تحلیل بدون دیافراگم صلب به نرم‌افزار اجزای محدود SAP2000 نیاز دارد. در رایانه‌ای که SAP2000 نصب شده، StatiCAD برنامه SAP2000 را باز کرده و مدل سازه را با استفاده از المان‌های محدود پوسته‌ای منتقل می‌کند. در SAP2000، منحنی طیف پاسخ زلزله را از طریق دستور Define > Functions > Response Spectrum با در نظر گرفتن SS، S1 و گروه زمین منتقل می‌کند. SAP2000 را موظف می‌کند که ساختمان را بدون ایجاد هیچ دیافراگم صلبی تحلیل کند.

با در نظر گرفتن مدل دیوار و بخش‌های آن که در StatiCAD وارد شده، به‌طور خودکار Section Cut ها را در SAP2000 ایجاد می‌کند. تابع Section Cut در SAP2000 امکان دریافت نیروهای مقطع (نیروی محوری، نیروی برشی (V2، V3)، لنگر (M1، M2، M3)) برای هر دیوار به‌صورت یک مقدار واحد را با گروه‌بندی المان‌های سطحی (پوسته‌ای) تقسیم‌شده به شبکه‌ها فراهم می‌کند. اگر تعیین Section Cut انجام نشده بود، نتایج هر سلول پوسته و هر گره به‌طور جداگانه دریافت و ترکیب می‌شد. فرآیند Section Cut این عملیات را توسط SAP2000 به‌طور خودکار انجام می‌دهد.

با کلیک بر روی دکمه «دریافت نتایج SAP2000» در StatiCAD، نتایج P، V2، V3، T، M2، M3 حاصل از تحلیل طیف پاسخ انجام‌شده بدون دیافراگم صلب در SAP2000 به‌طور خودکار در حافظه StatiCAD بارگذاری می‌شوند. سپس نرم‌افزار تحلیل خطر ساختمان را بر اساس معیارهای طراحی RYTEİE2019 و نتایج تحلیل استاتیکی SAP2000 تکمیل می‌کند.

از گزارش‌های محاسباتی StatiCAD می‌توان نتایج تحلیل مودی SAP2000 بدون دیافراگم صلب، نیروهای مقطع دیوارها محاسبه‌شده توسط SAP2000، و محاسبات کنترلی انجام‌شده با استفاده از فرمول‌های ساختمان در معرض خطر را مشاهده کرد.

4-ساختمان بنایی با دال‌های بتن‌آرمه (المان‌های محدود پوسته‌ای در SAP2000 با دیافراگم صلب) : در این روش، تحلیل مودی و نیروهای لرزه‌ای در StatiCAD تعیین می‌شوند. پس از انتقال مدل سازه به SAP2000 و تعیین دیافراگم صلب، نیروهای لرزه‌ای به دیافراگم صلب اعمال می‌شوند. نتایج تحلیل SAP2000 به‌طور خودکار در حافظه StatiCAD بارگذاری شده و تحلیل خطر انجام می‌شود.

5-ساختمان با بخشی از دال‌های بتن‌آرمه و بخشی چوبی (SAP2000: ایجاد دیافراگم، اتصال اجزای انتخابی به دیافراگم، انجام تحلیل طیف پاسخ) : StatiCAD منحنی طیف پاسخ زلزله را در SAP2000 از طریق دستور Define > Functions > Response Spectrum با در نظر گرفتن SS، S1 و گروه زمین منتقل می‌کند. در روش تحلیل طیف پاسخ، سیستم می‌تواند با یا بدون دیافراگم صلب حل شود. با تعریف دیافراگم صلب در مدل، برخی اجزا می‌توانند به دیافراگم صلب متصل شوند و برخی دیگر متصل نشوند. دیوارها، دال‌ها و کلاف‌های قائم انتخاب‌شده توسط کاربر به دیافراگم صلب متصل می‌شوند. اتصال کلاف‌ها و قطعات دیوار بالای بازشوهای درب/پنجره (لنتوها) به دیافراگم صلب بر اساس وضعیت اتصال دیوار مجاور تعیین می‌شود. StatiCAD ارزیابی خطر را بر اساس نتایج نیروهای مقطع SAP2000 و مطابق مفاد RYTEİE2019 انجام می‌دهد.