دکتر ایتبس

طراحی سازه مجهز به میراگر فرایندی پیچیده و زمانبر است. به طوری که در هر مرحله از روند طراحی سازه و با تغییر در مقطع هر المان سازه ای می­بایست ماتریس جرم و اشکال مودی جدید سازه دوباره استخراج شوند و طبق یک روند آیین نامه ای نیروهای جدید طراحی، محاسبه و در فایل اعمال شوند. به همین دلیل معمولا طراحان ابتدا سازه را به صورت نرمال طراحی و سپس طرح را با حضور میراگرها کنترل می نمایند که باعث می گردد نتایج گاها همگرا نگردد یا نتایج بهینه حاصل نشود. ربات دکتر ایتبس در هر مرحله به طور دقیق،‌ سازه را با حضور نیروهای به روز شده، طراحی می نماید که باعث می  شود در نهایت طرح دقیق تر و بهینه تری داشته باشیم.

الف) تکمیل اطلاعت اولیه

صفحه (Seismic Info and Loadcases)

• بخش اطلاعات لرزه ای سازه: 

  این بخش شامل اطلاعات شناخته شده لرزه ای سازه است. در صورتی که سازه دارای ترکیب سیستم های سازه ای در ارتفاع می باشد (مثلا قسمت تحتانی سازه دارای دیوارهای حائل چسبیده به سازه و قسمت فوقانی قاب خمشی باشد)، گزینه مربوطه را فعال نمایید. در این صورت محاسبات مربوط میراگر ها برای قسمت اصلی و بالایی سازه انجام میگیرد. 

• بخش تعریف الگوبارها :

  این بخش شامل چهار بار طیفی تعریف شده است که در نهایت بارهای مودی طراحی سازه با میراگر، جایگزین این بارها در ترکیبات بار طراحی می گردد. 

   

 صفحه (Damper Position)

• در این بخش تعداد ماکزیمم میراگرها در هر طبقه و در جهت با توجه به ملاحظات معماری تعریف می گردد. دقت شود که طبق آیین نامه در هر طبقه در هر جهت می بایست حداقل دو میراگر در نظر گرفته شود.

• بالاترین طبقه دارای میراگر در قسمت (Top Story) تعریف می­ گردد. 

•  نوع میراگرها و ظرفیت آنها نیز برای هر طبقه نیز در این قسمت قابل تعریف است. 

   

   صفحه (Dampers Capacity and Manufacturers)

• اطلاعات تکمیلی نوع میراگرها در صفحه (Dampers Capacity and Manufacturers) قابل مشاهده و انتخاب می باشد. 

• در این بخش میزان لقی سیستم نگهدارنده میراگر ها (Rocked Distance) به میلیمتر تعریف می شود.

• ممکن است با توجه به سیستم نگهدارنده میراگرها، میزان دریفت خالصی که به میراگرهای وابسته به جا به جایی می رسد از میزان دریفت طبقه کمتر باشد که این ضریب کاهنده در قسمت (Reduction Factor for Story Drift) تعریف می­ شود.

   

  صفحه ذخیره و خروج

• گزینه (Economic Design) در پنجره "ذخیره و خروج" تعادلی بین تعداد میراگر و میزان کاهش برش پایه استاتیکی ایجاد می­کند، در مواقعی که هزینه تهیه میراگر مورد نظر برای پروژه بالا است یا تعداد زیاد میراگرها تاثیر زیادی در کاهش برش پایه طراحی نداشته است، پیشنهاد می گردد این گزینه فعال باشد.

• گزینه (Consider Effective Damping of First Mode Limitation(Beta1D < 0.35)) میرایی موثر مود اول را به 0.35 محدود می کند.

• در مواقعی که نیاز به ساخت یک مدل اصلاحی جهت محاسبه دقیق جرم طبقات و اشکال مودی باشد، می توان از گزینه (Create Additional Model for Exact Mass Matrix Calculation) استفاده نمود. همچنین در این موارد می توان ضرایب ترک خوردگی اعضای بتنی را متناسب با بند 9-9-9-9 آیین نامه 2800 اصلاح نمود.

• با انتخاب گزینه (Consider Modal SRSS Drift Ratio for All Drift-Control and Passing Procedure) تمامی روندهای کنترل دریفت در سازه بر اساس نتایج دریفت مودال انجام می گیرد. 

   

ب) طبقات هدف و تراز پایه

• طبقات هدف جهت محاسبات مربوط به میراگر ها ، همواره از روی پی تا آخرین طبقه (Top Story) می باشد و تراز پایه نیز جهت همپایه سازی نیروهای مودی طراحی سازه با میراگر با نیروی استاتیکی از روی پی خواهد بود.

• تنها در صورتی که سازه دارای دو سیستم سازه ای در ارتفاع باشد و گزینه مربوطه فعال باشد، طبقات هدف مربوط به بخش اصلی و بالایی سازه در نظر گرفته میشود و تراز پایه هم طبیعتا همان تراز پایه بخش بالایی خواهد بود.

• در صورتی که سازه دارای یک سیستم سازه ای باشد ولی به هر دلیلی تراز پایه تعریف شده در بار استاتیکی بالا آورده شده باشد( مثلا روی دیوار های حائل خاک متصل به سازه )، محاسبات مربوط به میراگرها از روی پی انجام می گیرد ولی نیروهای مودی طراحی سازه با میراگر با برش پایه استاتیکی در تراز پایه بالا آورده شده همپایه می گردد.

   

پ) محاسبه جرم و مرکز جرم طبقات

محاسبه جرم طبقات در نرم افزار ایتبس طبق راهنمای (wiki.csiamerica.com)

• جرم دیافراگم طبقات از مجموع نیروهای تعریف شده در قسمت MASS SOURCE محاسبه می گردد و در جدول (Centers Of Mass And Rigidity) در دسترس است.

• جهت استخراج صحیح جرم و مرکز جرم طبقات می بایست دیافراگم تمام صلب به المان سقف الحاق شود و دیافراگم گره های سقف از نوع FromShellObject باشد. 

• برای محاسبه مرکز جرم کلی طبقه می بایست یک دیافراگم در هر طبقه در تراز سقف وجود داشته باشد. اگر دو یا چند دیافراگم در یک تراز طبقه تعریف شده باشد، دو یا چند مرکز جرم خواهیم داشت که برای محاسبه اشکال مودی سازه، خطا ایجاد میکند.

• جهت استخراج صحیح جرم و مرکز جرم طبقات می بایست گزینه (LUMP LATERAL MASS at Story Level) در قسمت MASS SOURCE فعال باشد.

• طبق راهنمای (wiki.csiamerica.com) برای اینکه جرم تمامی المان های موجود بین طبقات در وزن طبقه دیده شود می بایست دو قانون وجود داشته باشد :

1- گره موجود در میان طبقه و گره متناظر آن در طبقه دارای مختصات یکسان باشد.

2- نام گره موجود در میان طبقه (starting-point label) (یا حداقل قسمت اول نام گره) با نام گره متناظر آن در طبقه یکی باشد.

• بنابراین در صورتی که مش بندی خودکار برای المان سقف میان طبقه (Auto Floor Meshing) وجود داشته باشد، به دلیل ایجاد گره های غیر متناظر، وزن آن المان های سطحی (Area Object) در وزن طبقه دیده نمی شود و در این حالت می بایست برای سقف نیم طبقه دیافراگم صلب تعریف کرد و وزن آن را به صورت دستی استخراج و با وزن طبقه جمع نمود و در غیر این صورت و در حالت (No Auto Floor Meshing) جرم المان های سطحی نیم طبقات( با یا بدون دیافراگم) به نسبت ارتفاع قرارگیری آن بین دو طبقه پایین و بالا تقسیم می گردد. 

• همچنین در صورتی که مش بندی خودکار برای دیوار (Auto Wall Meshing) فعال باشد، صرفا وزن مش های نزدیک به سقف هر طبقه در وزن آن طبقه دیده می شود و در غیر این صورت و مش بندی غیر خودکار وزن دیوار بین دو طبقه پایین و بالا تقسیم می شود.

• منبع : 

  Mass FAQ - ETABS - Computers and Structures, Inc. - Technical Knowledge Base (csiamerica.com)

   

روش محاسبه جرم توسط دکتر ایتبس :

• دکتر ایتبس در حالت طراحی سازه با میراگر به صورت خودکار گزینه (LUMP LATERAL MASS at Story Level) را فعال (در صورت غیر فعال بودن) می نماید.

• جرم طبقات بالای طبقه آخر (Top Story) ماننده خرپشته با طبقه آخر جمع می شود.

• گزینه (Create Additional Model for Exact Mass Matrix Calculation)  :

  طبق توضیح بند قبل، جهت محاسبه دقیق جرم و مرکز جرم طبقات می بایست اولا طبقات دارای فقط یک دیافراگم به صورت صلب باشد و ثانیا المان های سطحی (Area Object) ما بین طبقات شامل دیوارهای برشی مابین طبقه و سقف نیم طبقات در صورت وجود، در حالت مشبندی غیر خودکار (No Auto Meshing) باشد. 

  بنابراین اگر در فایل ورودی، المان های میان طبقه ای در طبقات هدف وجود ندارد یا در صورت وجود، دو شرط مذکور رعایت شده باشد نیازی به انتخاب گزینه فوق در نرم افزار دکتر ایتبس نمی باشد. در غیر این صورت با انتخاب گزینه فوق، دکتر ایتبس ابتدا دو شرط فوق را در یک فایل کمکی ایجاد می کند، سپس با انجام یک تحلیل مودال اضافی در هر تکرار، جرم های دقیق طبقات را محاسبه می نماید. 

   

ت)‌شناسایی مودهای سازه 

1. اشکال مودی در واقع همان جابجایی های مراکز جرم طبقات تحت بار مودال می باشد که از جدول (Diaphragm Center Of Mass Displacements) قابل استخراج است.

2. برای تشخیص جهت یک مود از جدول (Modal Direction Factors) استفاده می گردد.

3. برای تشخیص شماره مود در هر جهت به صورت خودکار، به الگوی شناخته شده مود های سازه ای توجه می گردد. 

1. در صورتی که سازه دارای دو سیستم سازه ای در ارتفاع باشد، با انتخاب گزینه مربوطه توسط کاربر، محاسبات بخش میراگری برای قسمت بالایی و اصلی سازه انجام می گیرد. در این حالت مقادیر اشکال مودی طبقات فوقانی از مقدار جابجایی مودی طبقه کف (Base Story) قسمت فوقانی کسر می گردد.

2. در صورتی که نرم افزار به هر دلیلی قادر به شناسایی 3 مود در هر جهت نباشد، این موضوع به اطلاع کاربر رسانده می شود و کاربر می تواند به صورت دستی مودهای مناسب هر جهت را انتخاب نماید.

    

   

    

3. در پنجره فوق مشخصات مودها و ضرایب جهت هر یک از مودها بر اساس جدول (Modal Direction Factor) آورده شده است. نحوه محاسبه ضرایب جهت مودی در راهنمای زیر آمده است.

   (https://wiki.csiamerica.com/display/etabs/Direction+factor) 

   انتظار می رود مودهایی که بیشترین سهم جرمی را در یک جهت دارند، مربوط به همان جهت باشند. در مواقع خاص گزینه (See MODAL Animation By ETABS) نیز در دسترس کاربر است که در صورت نیاز، در فضای نرم افزار ایتبس به جزئیات اشکال مودی برای انتخاب بهتر دسترسی داشته باشد.