دکتر ایتبس

الف) مطابق بخش ب از بند 1-7-1 از این استاندارد2800، نامنظمی پیچشی به این صورت تعریف می‌گردد:

در مواردی که حداکثر تغییر مکان نسبی در یک انتهای ساختمان در هر طبقه، با احتساب پیچش تصادفی و با منظور کردن ضریب بزرگنمایی 1، بیشتر از 20 درصد متوسط تغییرمکان نسبی در دو انتهای ساختمان در آن طبقه باشد نامنظمی زیاد، و در مواردی که این اختلاف بیشتر از 40 درصد باشد نامنظمی شدید توصیف می گردد. ضریب بزرگنمایی با هر تغییر در المان های سازه در مراحل طراحی می بایست رصد و اعمال شود که انجام این کار به روش دقیق و صحیح، کاری زمان بر و پر زحمت برای طراح خواهد بود. دکتر ایتبس در هر تکرار تحلیل-طراحی این ضریب را به روش دقیق محاسبه و اعمال می نماید.

این تعاریف و پارامترهای مربوطه به‌صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

ب ) (Aj) ضریب بزرگنمایی نامیده می‌شود که مطابق بند 3-3-7-3 از استاندارد 2800 به این شرح تعریف می‌گردد:

در مواردی که ساختمان مشمول نامنظمی پیچشی موضوع بند 1-7-1-ب می‌شود، برون مرکزی اتفاقی حداقل باید در ضریب بزرگنمایی  Aj، طبق رابطه زیر ضرب شود.

در این رابطه:

Δmax   : حداکثر تغییرمکان طبقه j که با فرض Aj=1.0 محاسبه شده است.

Δave   : میانگین تغییرمکان دو انتهای ساختمان در طبقه j که با فرض Aj=1.0 محاسبه شده است.

پ ) مطابق بند 3-3-7-3 از استاندارد 2800، برون مرکزی اتفاقی در تراز هر طبقه به منظور به حساب آوردن احتمال تغییرات اتفاقی توزیع جرم و سختی از یک سو و نیروی ناشی از مؤلفه پیچشی زلزله از سوی دیگر، در نظر گرفته می‌شود. این برون‌مرکزی باید در هر دو جهت و حداقل برابر با 5 درصد بُعد ساختمان در آن طبقه، در امتداد عمود بر نیروی جانبی اختیار شود.

ت ) نامنظمی‌های ﭘﻴﭽﺸــﻲ ﺗﻨﻬــﺎ در ﻣــﻮاردی ﻛــﻪ صلبیت دیافراگم‌های سقف، ﺻــﻠﺐ و ﻳــﺎ ﻧﻴﻤﻪﺻﻠﺐ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﺎرﺑﺮد ﭘﻴﺪا می‌کند.

ث) تغییرات نامنظی پیچشی باید با هر بار تغییر مقاطع تا رسیدن به طرح نهایی، رصد و اعمال شود. 

1. طبقات هدف و ابعاد آنها :

• طبقات هدف از روی فایل سازه اولیه و قسمت تعاریف بار زلزله و طبقه بالا (Top Story) و پایین (Bottom Story) تعریف می شود.

• برای محاسبه طول و عرض هر طبقه صرفا مختصات گره هایی که درون المان های سقف (DECK) هستند در نظر گرفته می شود. 

   

1. الگوهای بارجهت تعیین نامنظمی پیچشی و محاسبه ضریب Aj :

   

• با انتخاب گزینه محاسبات نامنظمی پیچشی توسط کاربر، لیستی از بارهای دارای خروج از مرکزیت در اختیار کاربر قرار می گیرد تا کاربر الگوبارهای مورد نظر را جهت محاسبات نامنظمی پیچشی انتخاب نماید.

• با توجه به این نکته که محاسبه تغییر مکان های طبقات باید در شرایط (Aj=1.0) باشد، نرم افزار به طور خودکار به ازای هر الگوی بار انتخاب شده توسط کاربر، یک الگوی بار جدید با پسوند (…FORAJ5) ایجاد می کندکه در آنالیز های مکرر دارای مقادیر ثابت (ECC=5) می باشد.

• از آنالیز الگوهای بار مذکور مقادیر جابجایی ها خوانده می شود و سپس ضرایب Aj در هر مرحله اصلاح و در بار اصلی اعمال می شود.

   

1. جهت بار : 

• جهت بارها به صورت خودکار از روی تعاریف آنها بدست می آید.

• برای بارهایی که در هر دو جهت اعمال می شوند مانند بارهای 30-100 ، جهت بار هم جهت با بار 100 درصد تعریف می شود

• نکته آیین نامه ای : در هنگام اعمال بار 30-100 ، منظور کردن خروج از مرکزیت (ECC) تنها در امتداد نیروی 100 درصد الزام دارد.

   

1. دریفت و جابجایی های تمام گره های موجود در طبقه:

• ابتدا جابجایی ها و دریفت گره ها برای الگو بارهای منتخب محاسبه می شود.

• جابجایی و دریفت برای هر گره در دو جهت X و Y بدست می آید.

• نرم افزار ایتبس به صورت پیش فرض اطلاعات مربوط به دریفت گره های یک طبقه را صرفا برای گره هایی با شرایط زیر ارائه می دهد که البته کفایت تعریف مربوط به نامنظمی پیچشی را دارد:

  • گره های میانی طبقه که به ستون متصل هستند 

  • برخی گره های انتهایی ساختمان ( چه به ستون یا شل متصل باشند یا نباشند) 

• دکتر ایتبس گره های یک سقف را بر اساس شرایط اتصال آنها به ستون یا شل دسته بندی می­کند و برای هر نوع اتصال، یک مود (MODE) به صورت زیر تعریف می نماید:

C : اتصال گره به ستون برقرار است.

F : اتصال گره به المان شل سقف برقرار است.

1. جابجایی ماکزیمم و متوسط هر طبقه (Story_Max_Over_Avg_Displacements) :

• دکتر ایتبس برای محاسبه جابجایی طبقات نرم افزار از دو روش به شرح زیر بهره می گیرد :

  الف) روش جدول خروجی(From_Table)  : همان جدول خروجی ایتبس است.

  ب) روش مستقیم(Direct_Calculation):

• در این روش جابجایی ماکزیمم و متوسط هر طبقه به طور مستقیم از روی جابجایی های گره های هر طبقه بدست می آید.

• جابجایی متوسط از رابطه زیر محاسبه می شود:

• 

• با انتخاب این روش کاربر قادر خواهد بود مود (MODE) گره های دخیل در محاسبات جابجایی ماکزیمم و متوسط را انتخاب کند.

  

• نکته مهم : مود گره های دخیل در محاسبه جابجایی ماکزیمم و متوسط هر طبقه به صورت پیش فرض برای ایتبس(MODE 1) می باشد.یعنی تنها گره هایی که هم به ستون هم به المان شل سقف متصل باشند در محاسبات جدول خروجی ایتبس آوررده شده اند. به عنوان مثال اگر گره ای داخل المان شل سقف باشد ولی به ستون متصل نباشد یا برعکس و دارای حتی جابجایی بیشینه هم باشد در جدول ارائه شده توسط ایتبس لحاظ نمی شود.

   

1. دریفت ماکزیمم و متوسط دیافراگم طبقه (Diaphragm_Max_Over_Avg_Drifts) :

• دکتر ایتبس برای محاسبه دریفت طبقات نرم افزار از دو روش به شرح زیر بهره می گیرد :

  الف) روش جدول خروجی(From_Table)  : همان جدول خروجی ایتبس است.

  ب) روش مستقیم(Direct_Calculation):

• در این روش دریفت ماکزیمم و متوسط هر طبقه به طور مستقیم از روی دریفت های گره های هر طبقه بدست می آید.

• با انتخاب این روش کاربر قادر خواهد بود مود (MODE) گره های دخیل در محاسبات دریفت ماکزیمم و متوسط را انتخاب کند.

• نکته مهم: مود گره های دخیل در محاسبه دریفت ماکزیمم و متوسط هر طبقه به صورت پیش فرض برای ایتبس(MODE4) یا (MODE2) یا (MODE1) می باشد.

   

1. تشدید خروج از مرکزیت اتفاقی توسط ضریب  Aj :

• به‌طورکلی می‌توان ضریب بزرگ نمایی را به دو روش محاسبه و اعمال کرد:

  روش اول: ضریب تشدید برای کل طبقات در هر راستا محاسبه شده، سپس حداکثر آن در خروج از مرکزیت الگوی بارِ موردنظر، ضرب می‌شود.

  روش دوم: ضریب تشدید را برای هر طبقه و هر راستا محاسبه کرده و مقدار آن را برای هر طبقه در ضریب(L * 0.05)ضرب کرد؛ که ضریب 0.05 برابر حداقل درصد خروج از مرکزیت (5 درصد) و L بٌعد عمود بر الگوی بار زلزله موردبررسی می­باشد.

  روش اول محافظه‌کارانه و اعمال آن سریع‌تر از روش دوم است. اما روش دوم به‌صورت دقیق مقادیر خروج از مرکزیت برحسب طول را در هر طبقه اعمال می­کند.

• نرم افزار از روش دوم برای اعمال ضریب Aj استفاده می کند.

  

   

  که در این رابطه L  برابر است با طول کل سازه در جهت عمود بر نیروی زلزله موردنظر و مقادیر به‌دست آمده در واقع مقادیر مطلق برون‌مرکزی نیروی زلزله از مرکز جرم سازه هستند. 

   

1. الگوبارهای طیفی 

• در صورت نیاز به انجام محاسبات ضریب Aj برای بارهای طیفی تعریف شده، گزینه (Consider Spectrum Loads) در دسترس می باشد.

• با توجه به اینکه نرم افزار ایتبس برای محاسبه (Δmax/ Δave) ابتدا جابجایی هر نقطه را برای مدهای مختلف محاسبه می کند سپس آنها را ترکیب و جابجایی گره ها را محاسبه می کند. سپس از با استفاده از جابجایی های نهایی گره ها، مقادیر (Δmax/ Δave)  را برای هر طبقه محاسبه می نماید که روش صحیح آن است که ابتدا  برای هر مود (Δmax/ Δave) محاسبه گردد سپس با یکدیگر ترکیب گردد.

• توضیحات بیشتر در آدرس زیر ارائه شده است :

  Torsional Irregularities check for Response Spectrum Analysis (RSA) - ETABS - Computers and Structures, Inc. - Technical Knowledge Base (csiamerica.com)

• در صورت انتخاب روش طیفی، دکتر ایتبس طبق توضیحات آورده شده در مقاله فوق، ترکیب بارهایی با نام (شماره مود_جهت_نام الگوبارطیفی منتخب مثلا : SPECX5_X_1) می سازد و در هر آنالیز، نتایج حاصله برای هر مود را به روش مجذور جمع مربعات با هم ترکیب می نماید.

   (SQRT[SUM(Dmax/Dav)^2]<(1.2 or 1.4)xSQRT(number of modes))

•  

1. گزینه (Consider Two Direction For Each LoadCases) :

   چالشی که گاها بین برخی مهندسین وجود دارد این است که :

   آیا نسبت جابجایی ماکزیمم و متوسط یک طبقه برای یک الگوی بار مشخص (Ratio) می بایست در هر دو جهت سازه کنترل شود یا تنها در جهت همان الگوبار مشخص؟

   با استفاده از این گزینه کاربر میتواند به دلخواه، نحوه کنترل این موضوع را برای بارهای استاتیکی تعریف نماید.

    

   برخی نکات تکمیلی :

2. محاسبات نامنظمی پیچشی و اعمال خروج از مرکزیت (Aj) به ازای هر تکرار تحلیل و طراحی صورت می گیرد.

3. در صورتی که سازه دارای نامنظمی شدید پیچشی باشد، ضریب نامعینی آن باید برابر با ρ=1.2 در نظر گرفته شود که در این حالت در کلیه ترکیب بارها، می بایست ضریب الگو بارهای دارای بار زلزله بجای 1 برابر 1.2 ‌شود. دراین حالت نرم افزار، ترکیبات بار را به صورت خودکار اصلاح و فرایند طراحی را به پایان رساند.

4. در صورتی که سازه دارای نامنظمی شدید پیچشی باشد، دیگر لزومی به کنترل ضریب نامعینی طبقات وجود نخواهد داشت.

5. در صورتی که سازه دارای نامنظمی شدید پیچشی باشد، ضریب هم پایه سازی طیف می بایست برابر یک در نظر گرفته شود. دراین حالت نرم افزار، ضریب همپایه سازی را به صورت خودکار اصلاح و فرایند طراحی را به پایان رساند.

6. در صورتی که سازه دارای نامنظمی پیچشی باشد، ضریب هم پایه سازی طیف می بایست برابر 0.9  در نظر گرفته شود. دراین حالت نرم افزار، ضریب همپایه سازی را به صورت خودکار اصلاح و فرایند طراحی را به پایان رساند.