طراحی برشی دیوارهایی که پایینتر از مقطع بحرانی قرار گرفتهاند، تحت برش حاصل از رابطه 9-20-18 انجام شود؛ با این تفاوت که در رابطه مذکور، فقط ضریب اضافه مقاومت Ωv، مدنظر قرار گیرد. در این حالت، نیاز به استفاده از ضریب ωv ، که مربوط به تشدید برش دینامیکی بهدلیل اثر مودهای بالاتر است، نمیباشد؛ بهعبارتی، ضریب ωv ، برابر یک منظور گردد.
موکداً توصیه میشود، در طبقاتی که دیوارهای حائل بتنآرمه، اجرا و به کف این طبقات متصل میگردند، دیافراگمها بصورت نیمهصلب (Semi Rigid) مدل شوند؛ اگرچه در مواردی که اثرات رانش معکوس (Backstay Effects) محتمل باشد، مدلسازی دیافراگم طبقات مذکور، بصورت نیمه صلب، ضرورت دارد.
در مواردیکه در یک ترکیب بارگذاری، نیروی محوری ضریبدار دیوار، کششی باشد، جهت محاسبه Vn، باید بر اساس رابطه 9-13-2 مبحث نهم عمل شود و مقدار αc نیز از رابطه 9-13-3 (که همواره کوچکتر از 0.17 است) تعیین شود. در این حالت، نرمافزار ETABS، عملکرد صحیحی ندارد و لذا لازم است کاربر، محاسبات مربوطه را خود انجام دهد.
در طراحی برشی دیوارهای برشی بازشودار (دیوارهای همبند):
مطابق بند 9-20-7-6-1 (الف) مبحث 9، در دیوارپایههایی که در آنها lw/bw>2.5 است لازم نیست برش طراحی آنها از Ωo برابر برش ناشی از زلزله که از تحلیل سازه حاصل شده است، بیشتر درنظر گرفته شود.
در طراحی برشی تیرهای همبند، نباید برش تیرهای مذکور، تشدید گردد؛ بهعبارتی این تیرها، تحت برش ضریبدار حاصل از ترکیبهای بارگذاری و بدون اعمال هیچگونه ضریب تشدیدی، طراحی میشوند.
موکداً توصیه میشود، در طبقاتی که دیوارهای حائل بتنآرمه، اجرا و به کف این طبقات متصل میگردند، دیافراگمها بصورت نیمهصلب (Semi Rigid) مدل شوند؛ اگرچه در مواردی که اثرات رانش معکوس (Backstay Effects) محتمل باشد، مدلسازی دیافراگم طبقات مذکور، بصورت نیمه صلب، ضرورت دارد.
در مواردیکه در یک ترکیب بارگذاری، نیروی محوری ضریبدار دیوار، کششی باشد، جهت محاسبه Vn، باید بر اساس رابطه 9-13-2 مبحث نهم عمل شود و مقدار αc نیز از رابطه 9-13-3 (که همواره کوچکتر از 0.17 است) تعیین شود. در این حالت، نرمافزار ETABS، عملکرد صحیحی ندارد و لذا لازم است کاربر، محاسبات مربوطه را خود انجام دهد.
در طراحی برشی دیوارهای برشی بازشودار (دیوارهای همبند):
مطابق بند 9-20-7-6-1 (الف) مبحث 9، در دیوارپایههایی که در آنها lw/bw>2.5 است لازم نیست برش طراحی آنها از Ωo برابر برش ناشی از زلزله که از تحلیل سازه حاصل شده است، بیشتر درنظر گرفته شود.
در طراحی برشی تیرهای همبند، نباید برش تیرهای مذکور، تشدید گردد؛ بهعبارتی این تیرها، تحت برش ضریبدار حاصل از ترکیبهای بارگذاری و بدون اعمال هیچگونه ضریب تشدیدی، طراحی میشوند.
سوال(46): نامگذاری دیوارهای برشی همبسته (بازشو دار) در نرم افزار Etabs چگونه انجام شود؟
پاسخ: دیوارهای برشی همبسته، مجموعهای متشکل از دو یا چند قطعۀ دیواری هستند که توسط اعضای افقی به نام تیر همبند (Spandrel, Coupling Beam) به یکدیگر متصل و بصورت همبسته عمل میکنند. اگرچه این دیوارها بهواسطۀ حضور تیر همبند، عملکردی همبسته دارند، لیکن هر یک از دیوارها در این مجموعه، نیروهای داخلی مستقلی داشته که باید تحت این نیروها، طراحی شوند (شکل 1). سهم نیروی هریک از دیوارها، به ابعاد آنها و نیز سختی تیر همبند، بستگی دارد. در مواردی ممکن است بهدلیل سختی قابل ملاحظۀ تیر پیوند و البته میزان سختی دیوارها، شرایطی ایجاد شود که نتوان برای دیوارها، عملکرد مستقلی قائل شد و کل مجموعه، یک دیوار واحد تلقی گردد.
پاسخ: دیوارهای برشی همبسته، مجموعهای متشکل از دو یا چند قطعۀ دیواری هستند که توسط اعضای افقی به نام تیر همبند (Spandrel, Coupling Beam) به یکدیگر متصل و بصورت همبسته عمل میکنند. اگرچه این دیوارها بهواسطۀ حضور تیر همبند، عملکردی همبسته دارند، لیکن هر یک از دیوارها در این مجموعه، نیروهای داخلی مستقلی داشته که باید تحت این نیروها، طراحی شوند (شکل 1). سهم نیروی هریک از دیوارها، به ابعاد آنها و نیز سختی تیر همبند، بستگی دارد. در مواردی ممکن است بهدلیل سختی قابل ملاحظۀ تیر پیوند و البته میزان سختی دیوارها، شرایطی ایجاد شود که نتوان برای دیوارها، عملکرد مستقلی قائل شد و کل مجموعه، یک دیوار واحد تلقی گردد.
جهت نامگذاری و معرفی Pier Label اجزای قائم دیوارهای همبند، لازم است برای دیوارهای طرفین بازشوها، از Label هایی با نامهای متفاوت استفاده شود (شکل 2).
همچنین، در بررسی وضعیت ترکخوردگی اعضای یک مجموعه دیوار همبند، هریک از دیوارها در هر طبقه ممکن است ضرایب اصلاح سختی متفاوتی، بسته به شرایط ترکخوردگی خود داشته باشند.
تذکر: ممکن است در یک دیوار برشی، بازشوهای تأسیساتی کوچکی پیشبینی شده باشد. در این موارد، بهطور معمول، دیوار عملاً در ردیف دیوارهای همبسته قرار نمیگیرد و یک دیوار واحد، محسوب میشود؛ لذا برای تمامی اجزای آن، از یک نامگذاری واحد استفاده گردد (شکل 3). تشخیص چنین شرایطی، از جمله کوچک بودن ابعاد بازشوهای مذکور، بر عهده طراح است.
تذکر: ممکن است در یک دیوار برشی، بازشوهای تأسیساتی کوچکی پیشبینی شده باشد. در این موارد، بهطور معمول، دیوار عملاً در ردیف دیوارهای همبسته قرار نمیگیرد و یک دیوار واحد، محسوب میشود؛ لذا برای تمامی اجزای آن، از یک نامگذاری واحد استفاده گردد (شکل 3). تشخیص چنین شرایطی، از جمله کوچک بودن ابعاد بازشوهای مذکور، بر عهده طراح است.
نکات تکمیلی درخصوص دیوارهای بالدار:
منظور از دیوارهای بالدار، دیوارهایی با مقاطع I، C، L، T، باکس و نظایر آنها است (شکل4).
منظور از دیوارهای بالدار، دیوارهایی با مقاطع I، C، L، T، باکس و نظایر آنها است (شکل4).
بهمنظور نامگذاری این دیوارها میتوان برای تمامی اجزای دیوار از یک Label مشابه استفاده نمود (شکل 5-الف)، یا بهطور محافظهکارانه (و البته در جهت سهولت کار) برای هریک از اجزای دیوار، نامگذاری متفاوتی درنظر گرفت (شکل 5-ب).
درصورتی که طراح قصد دارد کل مقطع دیوار را بصورت یکپارچه طراحی نماید (شکل 5-الف) لازم است در تعریف مقطع دیوار، از محل دستور زیر، کل مقطع دیوار بالدار را معرفی و سپس مقطع ترسیم شده را به دیوار مورد نظر، تخصیص دهد.
Design > Shear Wall Design > Define General Pier Sections
در این حالت، مطابق با بند 9-20-7-2-3 مبحث 9، در طبقاتی که بخشی از بال یا بالها بهعنوان عرض مؤثر محسوب میشوند، مقطع ترسیمی مذکور باید فقط شامل جان یا جانها همراه با عرض مؤثر بال یا بالها باشد و نباید کل بال دیوار، در مقطع، ترسیم شود. تشخیص آنکه کدام اجزای دیوار بهعنوان بال یا جان محسوب میشوند، به امتداد اعمال نیروهای زلزله وابسته است؛ لذا در طبقات مذکور لازم است دو مقطع جداگانه ترسیم گردد که در آنها بسته به امتداد نیروی زلزله مورد نظر (امتداد X یا Y نیروهای زلزله)، بال(ها) و جان(ها) متفاوت هستند. در مواردیکه نحوه قرارگیری دیوار در پلان بصورتی است که بال(ها) یا جان(ها) در امتداد محورهای اصلی متعامد ساختمان قرار ندارند، یا در مواردیکه تشخیص صحیح بال(ها) و جان(ها) مقدور نیست، از روش نامگذاری شکل 5-ب استفاده شود.
در دیوارهای برشی همبند دارای بازشو، نحوه نامگذاری Pier ها، به شرایط دیوار، از جمله تعداد و محل قرارگیری بازشوها نیز بستگی دارد و لازم است طراح، با توجه به شرایط موجود، نحوه نامگذاری نواحی مختلف دیوار را تعیین نماید. بهعنوان مثال، برای دیوار بالدار شکل 6 ، میتوان کل مجموعه دیوار را به دو بخش جداگانه تقسیم و نامگذاری Pier ها را مطابق با شکل 6-الف انجام داد؛ یا میتوان اعضای دیوار را مطابق با شکل 6-ب، نامگذاری نمود.
Design > Shear Wall Design > Define General Pier Sections
در این حالت، مطابق با بند 9-20-7-2-3 مبحث 9، در طبقاتی که بخشی از بال یا بالها بهعنوان عرض مؤثر محسوب میشوند، مقطع ترسیمی مذکور باید فقط شامل جان یا جانها همراه با عرض مؤثر بال یا بالها باشد و نباید کل بال دیوار، در مقطع، ترسیم شود. تشخیص آنکه کدام اجزای دیوار بهعنوان بال یا جان محسوب میشوند، به امتداد اعمال نیروهای زلزله وابسته است؛ لذا در طبقات مذکور لازم است دو مقطع جداگانه ترسیم گردد که در آنها بسته به امتداد نیروی زلزله مورد نظر (امتداد X یا Y نیروهای زلزله)، بال(ها) و جان(ها) متفاوت هستند. در مواردیکه نحوه قرارگیری دیوار در پلان بصورتی است که بال(ها) یا جان(ها) در امتداد محورهای اصلی متعامد ساختمان قرار ندارند، یا در مواردیکه تشخیص صحیح بال(ها) و جان(ها) مقدور نیست، از روش نامگذاری شکل 5-ب استفاده شود.
در دیوارهای برشی همبند دارای بازشو، نحوه نامگذاری Pier ها، به شرایط دیوار، از جمله تعداد و محل قرارگیری بازشوها نیز بستگی دارد و لازم است طراح، با توجه به شرایط موجود، نحوه نامگذاری نواحی مختلف دیوار را تعیین نماید. بهعنوان مثال، برای دیوار بالدار شکل 6 ، میتوان کل مجموعه دیوار را به دو بخش جداگانه تقسیم و نامگذاری Pier ها را مطابق با شکل 6-الف انجام داد؛ یا میتوان اعضای دیوار را مطابق با شکل 6-ب، نامگذاری نمود.
درمواردیکه تعداد و محل قرارگیری بازشوها بصورتی باشد که امکان ترکیب بخشهای مختلف دیوار و تخصیص یک نام واحد برای آنها وجود نداشته باشد، یا ابهاماتی درخصوص نامگذاری واحد برای چند بخش وجود داشته باشد، توصیه میشود نامگذاری دیوار، مطابق شکل 7 انجام شود.
تذکر: در مواردیکه در محل تلاقی دو Pier، ستون مرزی وجود داشته باشد، این ستون، هر بار با یکی از Pier های مجاورش نامگذاری مشترک شود بهعنوان بخشی از آن دیوار، طراحی گردد و نهایتاً هرکدام که آرماتورهای بزرگتری برای ستون مرزی ارائه دهد، مبنا قرار گیرد. بهعنوان مثال، در شکل 8، در محل تلاقی دیوارهای P2 و P3، ستون مرزی وجود دارد. یکبار این المان ستونی، P2 نامگذاری شود و بهعنوان بخشی از دیوار P2 طراحی شود و یکبار هم جداگانه، P3 نامگذاری شود و بهعنوان بخشی از دیوار P3 طراحی شود. آرماتورهای طولی تعیینشده برای ستون مذکور در این دو حالت، هرکدام بیشتر باشد، مبنای ارائه آرماتورهای طولی ستون مذکور در نقشههای اجرایی خواهد بود.
سوال(47): چگونه میتوان در نرم افزار ETABS، ضابطه بند 3-1-4(ب) ویرایش چهارم استاندارد 2800 را برای ستونهای بتنآرمه کنترل نمود؟
پاسخ: مطابق بند 3-1-4 (ب) ویرایش چهارم استاندارد 2800، در ساختمانهای منظم در پلان، ستونهای محل تقاطع دو یا چند سیستم مقاوم باربر جانبی باید تحت اثر 100 درصد نیروی زلزله یک امتداد و 30 درصد نیروی زلزله امتداد دیگر طراحی شوند؛ لیکن درصورتیکه نیروی محوری ناشی از اثر زلزله در ستون، در هریک از دو امتداد موردنظر، کمتر از 20 درصد ظرفیت بار محوری ستون باشد، آن ستون، معاف از ضابطه 30-100 خواهد بود. این بررسی باید برای هر دو نیروی محوری کششی و فشاری ستون انجام شود. متذکر میگردد، درصورتیکه ساختمان، نامنظم در پلان محسوب شود، این معافیت مصداق نداشته و لازم است سازه و شالوده ساختمان، تحت ضابطه 30-100 طراحی شوند.
در سازههای بتنآرمه عملاً تمامی ستونها، ستونهای محل تقاطع سیستمهای مقاوم باربر جانبی هستند؛ مگر آنکه در امتدادی از سازه، ستون یا ستونهایی، غیر باربر لرزهای محسوب شده باشند.
جهت تسهیل چگونگی انجام بررسی این معافیت، جزئیات آن در قالب عملیات گام به گام، به شرح ذیل ارائه میگردد:
گام اول: لازم است ترکیببارهایی ایجاد شوند که صرفاً شامل بارهای زلزله هستند. این ترکیبهای بارگذاری، به شرح زیر است:
پاسخ: مطابق بند 3-1-4 (ب) ویرایش چهارم استاندارد 2800، در ساختمانهای منظم در پلان، ستونهای محل تقاطع دو یا چند سیستم مقاوم باربر جانبی باید تحت اثر 100 درصد نیروی زلزله یک امتداد و 30 درصد نیروی زلزله امتداد دیگر طراحی شوند؛ لیکن درصورتیکه نیروی محوری ناشی از اثر زلزله در ستون، در هریک از دو امتداد موردنظر، کمتر از 20 درصد ظرفیت بار محوری ستون باشد، آن ستون، معاف از ضابطه 30-100 خواهد بود. این بررسی باید برای هر دو نیروی محوری کششی و فشاری ستون انجام شود. متذکر میگردد، درصورتیکه ساختمان، نامنظم در پلان محسوب شود، این معافیت مصداق نداشته و لازم است سازه و شالوده ساختمان، تحت ضابطه 30-100 طراحی شوند.
در سازههای بتنآرمه عملاً تمامی ستونها، ستونهای محل تقاطع سیستمهای مقاوم باربر جانبی هستند؛ مگر آنکه در امتدادی از سازه، ستون یا ستونهایی، غیر باربر لرزهای محسوب شده باشند.
جهت تسهیل چگونگی انجام بررسی این معافیت، جزئیات آن در قالب عملیات گام به گام، به شرح ذیل ارائه میگردد:
گام اول: لازم است ترکیببارهایی ایجاد شوند که صرفاً شامل بارهای زلزله هستند. این ترکیبهای بارگذاری، به شرح زیر است:
تذکر: عبارت (0/6AI)D در ترکیب بارهای فوق مربوط به اثر نیروی قائم ناشی از زلزله وارد بر کل سازۀ ساختمان، در منطقه با خطر نسبی بسیار زیاد است که باید در تعیین نیروی محوری ناشی از زلزله در ستونها لحاظ گردد. در سایر نواحی لرزه خیزی، عبارت مذکور از ترکیب بارهای فوق حذف می گردد. توجه شود، در بررسی این ضابطه عنوان گردیده، "نیروی محوری ناشی از زلزله" که مطابق ضابطه بند 6-11-12-2 مبحث ششم، نيروی زلزلۀ طرح، E، ترکیبی از اثر مؤلفه هاي افقي شتاب زلزله در ساختمان، Eh، و اثر مؤلفه قائم شتاب زلزله در ساختمان، Ev، بصورت است. همچنین علامت ± در عبارت (0/6AI)D، مربوط به لحاظ نمودن اثر نیروی قائم ناشی از زلزله در هر دو جهت رو به بالا و رو به پایین است تا ستونها تحت حداکثر نیروهای محوری فشاری و کششی بررسی شوند.
گام دوم: تمامی ستونهای محل تقاطع سیستمهای مقاوم باربر جانبی را انتخاب و در منوی تنظیمات طراحی قاب بتنی، پنجره دستور View/Revise Overwrites، ضرایب Sway Moment و NonSway Moment را عدد بسیار کوچکی نظیر 0.00001 معرفی نمایید (تصویر 1). همچنین، Consider Minimum Eccentricty، در حالت No قرار داده شود تا از لنگر خمشی نظیر با خروج از مرکزیت حداقل، صرفنظر گردد و بررسی مربوطه، صرفاً تحت نیروی محوریِ تنها، انجام شود.
گام دوم: تمامی ستونهای محل تقاطع سیستمهای مقاوم باربر جانبی را انتخاب و در منوی تنظیمات طراحی قاب بتنی، پنجره دستور View/Revise Overwrites، ضرایب Sway Moment و NonSway Moment را عدد بسیار کوچکی نظیر 0.00001 معرفی نمایید (تصویر 1). همچنین، Consider Minimum Eccentricty، در حالت No قرار داده شود تا از لنگر خمشی نظیر با خروج از مرکزیت حداقل، صرفنظر گردد و بررسی مربوطه، صرفاً تحت نیروی محوریِ تنها، انجام شود.