وال پست چیست؟

وال پست چیست؟

هدف اصلی در اجرای وال پست جلوگیری از تغییر شکل خارج از صفحه‌ی دیوارهای غیر سازه‌ای بوده و wall post هیچ نقشی در تحمل بارهای جانبی ناشی از زلزله ندارد. وال‌پست ها به ‌طورکلی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• وال‌پست عمودی
• وال‌پست افقی

یک نمونه از اجرای وال ‌پست‌ های افقی و عمودی در شکل زیر مشاهده می‌شود:

اجرای وال پست

در واقع وال‌ پست یکی از المان‌ های غیر سازه‌ ای می ‌باشد که اجرای درست آن تأثیر فراوانی در کنترل خرابی دیوارها دارد. علیرغم اهمیت اجرای این المان در سازه‌ ها، اجرای وال‌ پست در سازه‌ های شهری در ایران پیشینه چندانی نداشته و تقریباً محدود به یک دهه‌ ی اخیر می‌گردد، اما با این حال همچنان در بسیاری از سازه‌ هایی که در کشورمان ساخته می‌شوند اجرای وال‌ پست یا انجام نمی شود و یا محاسبه و اجرای آن همراه با نقاط ضعف اساسی صورت می‌گیرد.

 اما چرا اجرای درست وال‌پست اهمیت دارد؟

تا قبل از زلزله‌ی کرمانشاه تصور عمومی این بود که در هنگام زلزله، تنها سالم ماندن المان‌ های اصلی سازه یعنی تیر، ستون و سقف‌ها ضامن عملکرد مناسب سازه بوده و در این صورت میزان خسارات ناشی از زلزله بسیار اندک خواهد بود. اما واقعیت در زلزله‌ی سال 96 نمایان گشت و نشان داد که حتی در  شرایطی که سازه پایدار بماند و به اعضای اصلی آن آسیبی وارد نشود آسیب در اعضای غیر سازه ای، (دیوارهای پیرامونی، تیغه‌ها، نماهای ساختمان، تاسیسات و …) ممکن است عملکرد کلی سازه را زیر سؤال برده و آسیب‌های اقتصادی و حتی جانی جبران ناپذیری پدید آورد.

ضوابط اجرای وال پست در آیین نامه ها

در آیین‌نامه‌ی 2800 ویرایش چهارم، در بند 7-5-3 ضوابط مربوط به اجرای دیوارهای غیر سازه‌ای مورد بحث واقع شده است. با توجه به این بند در حالتی که حداقل یکی از شروط زیر وجود داشته باشد، نیاز به اجرای وال‌پست قائم خواهیم داشت:

الف- طول دیوار بیشتر از 6 متر باشد (6≤ L). لازم به ذکر است که این فاصله در برخی دستورالعمل‌ها 5 متر ذکر شده است.

ب- طول دیوار بیشتر از 40 برابر ضخامت دیوار باشد (40×t≤ L).

در رابطه با وال‌پست افقی هم در آیین‌نامه‌ی 2800 اشاره شده، درصورتی‌که ارتفاع دیوار از 3.5 متر بیشتر شود، وال‌پست افقی باید اجرا شود (3.5≤ L). در این رابطه هم علاوه بر مورد اول برخی دستورالعمل‌ها محدودیت 30 برابر ضخامت دیوار را منظور کرده‌اند.

آیا ضخامت wall post دارای ضوابط آیین نامه ها دارای محدودیت است؟

ممان اینرسی چیست؟

در سازه، یکی از مهم‌ترین نیروهایی که به هر عضو، مانند تیرها، وارد می‌شود ممان اینرسی یا لنگر است.

در نتیجه عضو باید به گونه‌ای طراحی شود که در مقابل این لنگرها مقاومت مناسبی داشته باشند.

از این رو، یکی از مهم‌ترین راه‌ کارها برای طراحی اعضای خمشی، افزایش ممان اینرسی مقطع آن‌ها می‌باشد تا در مقابل خمش مقاومت نمایند.

 حال سؤال اصلی اینجاست که چه پارامترهایی در افزایش یا کاهش ممان اینرسی یک مقطع تأثیرگذارند؟

برای پاسخ به این سؤال، از مثال استفاده می‌نماییم:

مثال 1) دو میله‌ به طول 1 متر را در نظر بگیرید.

در دو سر این میله‌ها وزنه‌هایی 5 کیلوگرمی نصب شده است، با این تفاوت که این وزنه‌ها در یکی از میله‌ها کاملاً در دو انتهای میله قرار داده شده‌اند اما در میله‌ی دیگر این دو وزنه با فاصله کمتری در مرکز میله قرار دارند.

در صورتی که بخواهیم این دو میله را از وسط به کمک یک دست، حول محوری عمود بر محور میله بچرخانیم، به نظر شما چرخاندن کدام میله راحت‌تر خواهد بود؟

به احتمال زیاد شما هم موافق هستید که چرخاندن میله‌ی دوم راحت‌تر می‌باشد.

دلیل این پدیده، با توجه به اینکه جرم هر دو میله برابر می‌باشد، تفاوت ممان اینرسی میله هاست، به‌ طوری‌که میله‌ی دوم به دلیل ممان اینرسی کمتر، مقاومت کمتری هم در مقابل چرخش از خود نشان می‌دهد.

 با ذکر این مثال می‌توان فهمید که ممان اینرسی ارتباط زیادی به نحوه‌ی توزیع جرم در مقطع خواهد داشت به‌طوری‌که هر چه جرم به مرکز سطح نزدیک‌تر باشد، ممان اینرسی هم کمتر خواهد بود.

مثال 2)این پدیده را در پرش شناگران از ارتفاع هم می‌توان مشاهده کرد.

در این حالت، شناگر بدن خود را طوری جمع می‌نماید که تمامی جرم بدن به مرکز آن نزدیک شده تا چرخش بدن راحت‌تر شود.

در این حالت در واقع سرعت دوران بدن (ω) بیشتر خواهد بود.

تفاوت ممان اینرسی حالت‌های مختلف بدن شناگران در هنگام پرش

در برخی از اعضای سازه‌ای مانند تیرها، نیروی اصلی و حاکم بر طراحی عضو معمولاً خمش می‌باشد.

در نتیجه افزایش ممان اینرسی در این اعضا اهمیت زیادی خواهد داشت.

تیرهای I شکل با توجه به نکات ذکر شده، به دلیل دورتر شدن جرم از مرکز سطح (به عبارت دقیق‌تر، تار خنثی)، دارای ممان اینرسی بیشتری در مقایسه با یک مقطع مستطیل‌شکل با جرم برابر می‌باشد.

همچنین، ساخت هم دقیقاً با همین فلسفه، به‌ خصوص در گذشته رواج یافت تا با دورتر کردن مصالح از تار خنثی، بتوان توانایی مقطع در تحمل خمش را افزایش داد.

تبدیل تیر I شکل به مقطع لانه‌زنبوری

تار خنثی (Neutral Axis) برای هر مقطع، محوری است که در هنگام خمش، تنش خمشی بر روی آن صفر باشد یا به عبارتی، کشش و یا فشار ناشی از خمشی بر روی این محور ایجاد نشود، در نتیجه این محور تغییر‌شکل هم نمی‌دهد.

محاسبه ممان اینرسی به کمک فرمول آن

ممان اینرسی یک سطح، از حاصل‌ضرب مساحت‌ المان‌ های کوچک (dA)، در مجذور فاصله‌ی آن‌ ها تا تار خنثی (y²) به دست می‌آید.

در شکل زیر، مشاهده می‌شود که مقطع به المان‌های کوچک تقسیم شده است.

برای محاسبه‌ی ممان اینرسی کل مقطع، مساحت هر المان A، در d² ضرب خواهد شد.

تقسیم شکل به المان‌های دیفرانسیلی (کوچک) جهت محاسبه‌ ممان اینرسی

در ادامه، این فرمول را می‌توان در محاسبه‌ ممان اینرسی مقاطع پرکاربرد استفاده نمود.

به عنوان مثال، ممان اینرسی مستطیل و ممان اینرسی مثلث در بخش بعد محاسبه شده است.

منبع:

سبزسازه

روش قبولی در آزمون محاسبات

حتما شما هم شنیده اید که قبولی در آزمون محاسبات بسیار سخت است و هر ساله تعداد کمی از داوطلبین آزمون محاسبات موفق به دریافت مدرک پایه 3 آزمون محاسبات می شوند اما روش قبولی در آزمون محاسبات عمران چیست؟  

یکی از روش های قبولی در آزمون محاسبات عمران بررسی تست های سال گذشته است. البته تست زنی تاثیر فوق العاده ای در این موضوع دارد.

در واقع من اط شما می خواهم که سوالات آزمون های گذشته نظام مهندسی را بردارید و بررسی کنید. پاسخ تشریحی سوالات آزمون های گذشته خیلی به شما کمک خواهد کرد این کار را در حین مطالعه انجام دهید.

دیگر از این تست ها به عنوان آزمون آزمایشی استفاده نکنید باید آزمون ها واقعی و قوی باشند چیزی که قبلا دیده اید قطعا موثر نخواهد بود.

منبع:
سبزسازه

کنترل تغییر مکان جانبی (کنترل دریفت) تحت زلزله ی استاتیکی

تحت بار جانبی ، تغییر مکان نسبی مرکز جرم طبقات در حالت واقعی (تغییر مکان نسبی یعنی تغییر مکان هر طبقه نسبت به طبقه ی پایین)_(منظور از حالت واقعی ، تغییر مکان نهایی پلاستیک طبقه یا به صورت تقریبی تغییر مکان جانبی الاستیک در ضریب Cd است) نباید از مقدار مجاز ذکر شده در آیین نامه تجاوز کند.

کنترل تغییر مکان جانبی طبقات ، جز مواردی است که برای اصلاح معایب روش طراحی بر اساس نیرو ( روش طراحی فعلی آیین نامه ) مورد استفاده قرار میگیرد. میدانیم همواره روش  طراحی بر اساس تغییر مکان به مراتب دقت بالا تری از روش سنتی طراحی بر مبنای نیرو دارد. کنترل دریفت هم جز آن دسته مواردی است که برای کنترل تغییر مکان های سازه برای اصلاح روش طراحی نیرویی در آیین نامه نوشته شده است.

برای کنترل دریفت میتوانیم طبق آیین نامه از زلزله ی استاتیکی استفاده کنیم که ضریب بازتاب آن از دوره تناوب تحلیلی (دوره تناوبی که نرم افزار با توجه به ماتریس سختی و جرم سازه محاسبه میکند) بدست آمده باشد . حتی آیین نامه ذکر میکند در کنترل دریفت ، دوره تناوب تحلیلی نیاز نیست محدودیت تبصره بند ۳-۳-۳-۱ را رعایت کند.

(تبصره بند ۳-۳-۳-۱ در مورد محاسبه ی برش پایه استاتیکی : در کلیه موارد میتوان از زمان تناوب تحلیلی به جای زمان تناوب تجربی برای محاسبه ی برش پایه استاتیکی استفاده کرد ، به شرط آن که دوره تناوب تحلیلی بیش از ۱٫۲۵ دوره تناوب تجربی نباشد)

حال اگر بخواهیم دوره تناوب تحلیلی سازه را بدست بیاوریم ، باید بندی که مربوط به الزامات محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی میباشد را رعایت کنیم .

طبق این بند باید برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی ساختمان های بتن آرمه ، ضریب ترک خوردگی تیر ها را ۰٫۵ (حول محور قوی) و ضریب ترک خوردگی ستون ها و دیوار برشی (حول محور قوی و محور ضعیف) را ۱ قرار دهیم. توجه شود این بند فقط برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی است ، نه اینکه از این ضرایب برای کنترل دریفت سازه استفاده کنیم . در کنترل دریفت باز باید ضرایب ترک خوردگی ۰٫۳۵ و ۰٫۷ طبق معمول باشند. فقط دوره تناوب تحلیلی زلزله ای که برای کنترل دریفت استفاده میشود ، باید با ضرایب ترک خوردگی ۰٫۵ و ۱ محاسبه شود.

حال در ساختمان های فولادی چیزی به عنوان ضریب ترک خوردگی وجود ندارد و سختی قطعات هر چه که هست باید لحاظ شود . موضوعی که هست اگر از روش طراحی مستقیم در سازه ی فولادی استفاده میکنیم ، در تحلیل مرتبه ی دوم ضریب tb برای کاهش سختی قطعات خمشی وجود دارد. قاعدتا این مورد سبب کاهش سختی شده و دوره تناوب تحلیلی را تغییر میدهد(کاهش سختی=افزایش دوره تناوب= کاهش ضریب بازتاب =کاهش برش پایه) که باید این مورد را غیر فعال نمود.

پس برای محاسبه ی دوره تناوب تحلیلی برای زلزله ی استاتیکی مورد استفاده در کنترل دریفت باید:

برای ساختمان های بتن آرمه در یک فایل جدا ضریب ترک خوردگی تیر ها را ۰٫۵ و ستون و دیوار های برشی را ۱ بدهیم و دوره تناوب مد اصلی در راستای مورد نظر از نرم افزار خروجی بگیریم .

برای ساختمان های فولادی(اگر از روش طراحی مستقیم استفاده کردید این کار را باید انجام دهید ، در صورتی که از روش ضریب طول موثر استفاده کردید نیازی به این کار نیست) در یک فایل جداگانه به منوی  design/steel frame design/view revise preferences مراجعه و در مقابل گزینه ی  ۱۴ (روش کاهش سختی) ، no modification را قرار میدهیم. حال مجددا نسبت تنش اعضا را کنترل میکنیم تا تحلیل مجدد انجام شود ، سپس دوره تناوب مد اصلی در راستای مورد نظر را از نرم افزار  دریافت میکنیم.

حالا بر اساس این دوره تناوب میتوانیم یک زلزله ی برای کنترل دریفت تعریف نماییم که ضریب C و K آن طبق این دوره تناوب تحلیلی بدست آمده محاسبه شده اند.

حالا میرویم به سراغ کنترل دریفت:  در ساختمان فولادی باید در همان فایل جداگانه ای که دوره تناوب را بدست آوردیم کنترل دریفت را انجام دهیم ، اما در ساختمان بتنی حتما طبق آیین نامه باید در فایل اصلی دریفت را کنترل کنیم(در فایل اصلی که ضرایب ترک خوردگی ۰٫۳۵ و ۰٫۷ بودند)

طبق آیین نامه ۲۸۰۰ صفحه ی ۴۶ دریفت مجاز هر طبقه برای ساختمان های تا ۵ طبقه ۰٫۰۲۵ ارتفاع هر طبقه است و برای ساختمان های بیشتر از ۵ طبقه ۰٫۰۲ ارتفاع هر طبقه میباشد.

نکته آیین نامه ای : در ساختمان هایی که نامنظمی پیچشی دارند(زیاد یا شدید) باید به جای تغییر مکان مرکز جرم ها ، حداکثر تغییر مکان گوشه ی پلان ملاک قرار گیرد ، به همین خاطر از گزینه ی max story drifts به جای گزینه ی diaph drifts باید استفاده کنید.

خلاصه ی کنترل دریفت با زلزله استاتیکی: زلزله ی دریفت را با دوره تناوب تحلیلی میسازیم و تحت آن دریفت را کنترل میکنیم.

منبع:

مرکز طراحی ساختمان

بررسی کاربرد اساس مقطع الاستیک و پلاستیک

قطعا شما هم برای بدست آوردن پارامتر هایی مانند ممان اینرسی، شعاع ژیراسیون، اساس مقطع و… به جدول جدول اشتال مراجعه می کنید اما اگر مقطعی در جدول اشتال نباشد چه باید کرد؟ آیا در محاسبه اساس مقطع پلاستیک جزئیات کار را رعایت می کنید؟ کاربرد اساس مقطع چیست؟

اساس مقطع چیست؟

در واقع اساس مقطع یا مدول مقطع  که یکی از مهم ترین مباحث در آزمون محاسبات می باشد در واقع یکی از مشخصات هندسی مقطع هست که در دو حالت الاستیک و پلاستیک معرفی و محاسبه می‌شود. از این پارامتر در طراحی تیرها و تیر-ستون ها استفاده می‌شود.

وقتی یک تیر را تحت اثر خمش قرار می دهیم، تنش هایی در مقطع این تیر ایجاد می شود. در صورتی که مقدار تنش در دورترین تار فشاری یا کششی این مقطع برابر تنش تسلیم باشد، به لنگری که به این مقطع اعمال می شود، لنگر تسلیم می گوییم، که با M_y نشان داده می شود. مقدار لنگر تسلیم با استفاده از روابط مقاومت مصالح و به شرح زیر تعیین می شود:

از این رو نسبت ممان اینرسی مقطع به فاصله تار خنثی تا دورترین تار فشاری یا کششی را اساس مقطع می­ گویند.

c : فاصله دورترین تار مقطع نسبت به تار خنثی

I : ممان اینرسی مقطع

  اساس مقطع الاستیک :S

کاربرد اساس مقطع

در ادامه مشخص می‌شود که اگر یک عضو سازه‌ای تحت اثر خمش قرار گیرد برای اینکه حداکثر تنش مجاز مقطع عضو را بتوانیم محاسبه کنیم می‌بایستی این پارامتر یعنی اساس مقطع را محاسبه کنیم. در ادامه چندین کاربرد اساس مقطع در علم عمران برای طراحی اعضای خمشی به‌ صورت شکل آورده‌ایم.

در واقع برای طراحی هر عضو تحت خمش باید اساس مقطع عضو را محاسبه کنیم؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که یک مهندس عمران باید نحوه محاسبه اساس مقطع (چه در حالت الاستیک چه پلاستیک) را بلد باشد.

منبع:

سبزسازه