نکاتی از تحلیل پی دلتا در آیین نامه 2800 ویرایش چهارم

 نکاتی از تحلیل پی دلتا
در سازه های بتنی که با نرم افزار Etabs تحلیل و طراحی میشوند حتما باید اثرات پی دلتا در نطر گرفته شود زیرا پیش فرض طراحی برنامه بر این مبنا استوار است.برای انجام تحلیل پی دلتا دو روش در Etabs وجود دارد:
روش اول روش مبتنی بر جرم محاسبه شده و در روش دوم انجام تحلیل غیر خطی هندسی و ضرائب افزایش لنگر مورد تائید قرار گرفته است. توصیه آیین نامه(ACI) اینست از روش دوم استفاده شود.
در روش مبتنی بر جرم محاسبه شده(که در پیوست ۵-۲۸۰۰ به آن اشاره شده است) برنامه با بدست آوردن جابجایی نسبی طبقات،لنگر حاصل از بارهای ثقلی که در اثر تغییر مکان نسبی جانبی بوجود می آید تعیین میکند.که این لنگر باعث تشدید جابجایی های جانبی و دیگر پاسخ های سازه میشود.که در این حالت طبق توصیه ۲۸۰۰ میبایست شاخص پایداری محاسبه شود که از مقدار حداکثر آن ۱٫۲۵/R کمتر شود .چنانچه در یک سازه ،این مقدار شاخص پایداری بیشتر شود میبایست در طراحی ان تجدید نظر شود.همچنین اگرشاخص پایداری سازه از ۰٫۱ کمتر باشد میتوان از اثرات پی دلتا صرفنظر کرد. متاسفانه در صورت استفاده از روش مبتنی بر جرم امکان بزرگنمایی ۰٫۷R در جابجایی ها بصورت مستقیم وجود ندارد ومیبایست از روشی غیر مستقیم و کمی سخت این تغییرات اعمال شود.
اما در روش دوم ماتریس سختی موسوم به ماتریس سختی هندسی در اثر فشار موجود در ستون ها مبتنی بر یک روند تکراری سعی و خطا کاهش یافته و لنگر حاصل از بار جانبی Ms بدست می آید.توصیه میشود در قاب خمشی و حتی با وجود دیوار برشی از این روش استفاده شود.
برنامه در یک روند تکراری برای همگرا کردن تغییر مکان های حاصل از بار جانبی ، ماتریس سختی ستون های فشاری را اصلاح میکند(کاهش سختی).و در هر مرحله از تحلیل، همگرایی تحلیل را با کنترل جابجایی بررسی می کند.معمولا در سازه های عادی با تعدادی کمتر از ۵ بار تکرار(maximum iterations ) همگرا می شود. در برنامه Etabs الگوریتم های طراحی بر مبنای انجام تحلیل پی دلتا تهیه شده اند.
در آیین نامه ACI طبق بند ۱۰٫۱۳٫۶ ترکیب بار ثقلی ۱٫۴D+1.7L میبایست استفاده شود. و لنگر حاصل از بارهای ثقلی Mb تعیین میگردد..ضمن اینکه اثرات ضریب ترک خوردگی و کاهش لنگر لختی نیز باید طبق آیین نامه لحاظ گردد.
علاوه بر بارهای جانبی بارهای ثقلی نیز روی تغییر شکل جانبی اثرات ثانویه ایجاد میکنند درحالیکه Etabs تحلیل پی دلتا برای بارهای ثقلی انجام نمیدهد، اما درعوض ضریب افزایش لنگر مربوط به بارهای ثقلی را محاسبه میکند. بنابراین میتوان لنگر نهایی حاصل از اثرات ثانویه تغییر شکل را اینطور بیان نمود :
M=Mb+Ms که در این رابطه ضریب افزایش لنگر بار جانبی ۱ منظور میگردد تا توسط Etabs این اثر محاسبه و اثر داده شود.
– اثرات پی دلتا باعث افزایش لنگر واژگونی و کاهش ضریب اطمینان در برابر واژگونی می شود.
– از آنجا که طراحی ساز ه های بتنی در Etabs با این فرض که تحلیل پی دلتا صورت گرفته انجام میشود ، لذا هنگام طراحی سازه های بتنی با Etabs اجباری می باشد.مگر آنکه کاربر اثرات ثانویه نیروی محوری ستون ها را بروش دیگری مدنظر قرار دهد.
البته در این میان نظریات بسیاردرارتباط با تعریف ترکیب بار پی دلتا آمده برای مثال ترکیبات زیرکه دومی در منوال Etabs به آن اشاره شده:
Load Combination : 1.2 D + L
Load Combination : 1.2 D + 0.5 L
ولی آنچه در ۲۸۰۰ برای ترکیب بار پی دلتا اشاره شده همان ترکیب بار حالت بهره برداری D+L میباشد.
بنابراین با این توضیحات انتخاب ترکیب بار صحیح از میان مباحث مطرح شده پی دلتا به خواننده واگذار میشود!
– طبق بند ۲-۴-۱۳ آیین نامه۲۸۰۰ تغییر مکان نسبی طبقه تقسیم بر ارتفاع چنانچه بیش از ۰٫۰۲/R باشد تحلیل پی دلتا اجباریست.
– در سازه های فولادی که با روش تنش مجاز تحلیل و طراحی میگردند نیازی به درنظر گرفتن اثر پی دلتا نیست .فقط لازم است در محاسبه کنترل جابجایی اثر پی دلتا را لحاظ کنیم که البته نتایج آن در این حالت چندان اختلافی با قبل ندارد.ترکیب بار پی دلتا برای کنترل جابجایی ها در سازه فولادی، همان ترکیب بار بهره برداری یعنی D+L خواهد بود.

نکاتی از تحلیل پی دلتا در آیین نامه 2800 ویرایش چهارم

 نکاتی از تحلیل پی دلتا
در سازه های بتنی که با نرم افزار Etabs تحلیل و طراحی میشوند حتما باید اثرات پی دلتا در نطر گرفته شود زیرا پیش فرض طراحی برنامه بر این مبنا استوار است.برای انجام تحلیل پی دلتا دو روش در Etabs وجود دارد:
روش اول روش مبتنی بر جرم محاسبه شده و در روش دوم انجام تحلیل غیر خطی هندسی و ضرائب افزایش لنگر مورد تائید قرار گرفته است. توصیه آیین نامه(ACI) اینست از روش دوم استفاده شود.
در روش مبتنی بر جرم محاسبه شده(که در پیوست ۵-۲۸۰۰ به آن اشاره شده است) برنامه با بدست آوردن جابجایی نسبی طبقات،لنگر حاصل از بارهای ثقلی که در اثر تغییر مکان نسبی جانبی بوجود می آید تعیین میکند.که این لنگر باعث تشدید جابجایی های جانبی و دیگر پاسخ های سازه میشود.که در این حالت طبق توصیه ۲۸۰۰ میبایست شاخص پایداری محاسبه شود که از مقدار حداکثر آن ۱٫۲۵/R کمتر شود .چنانچه در یک سازه ،این مقدار شاخص پایداری بیشتر شود میبایست در طراحی ان تجدید نظر شود.همچنین اگرشاخص پایداری سازه از ۰٫۱ کمتر باشد میتوان از اثرات پی دلتا صرفنظر کرد. متاسفانه در صورت استفاده از روش مبتنی بر جرم امکان بزرگنمایی ۰٫۷R در جابجایی ها بصورت مستقیم وجود ندارد ومیبایست از روشی غیر مستقیم و کمی سخت این تغییرات اعمال شود.
اما در روش دوم ماتریس سختی موسوم به ماتریس سختی هندسی در اثر فشار موجود در ستون ها مبتنی بر یک روند تکراری سعی و خطا کاهش یافته و لنگر حاصل از بار جانبی Ms بدست می آید.توصیه میشود در قاب خمشی و حتی با وجود دیوار برشی از این روش استفاده شود.
برنامه در یک روند تکراری برای همگرا کردن تغییر مکان های حاصل از بار جانبی ، ماتریس سختی ستون های فشاری را اصلاح میکند(کاهش سختی).و در هر مرحله از تحلیل، همگرایی تحلیل را با کنترل جابجایی بررسی می کند.معمولا در سازه های عادی با تعدادی کمتر از ۵ بار تکرار(maximum iterations ) همگرا می شود. در برنامه Etabs الگوریتم های طراحی بر مبنای انجام تحلیل پی دلتا تهیه شده اند.
در آیین نامه ACI طبق بند ۱۰٫۱۳٫۶ ترکیب بار ثقلی ۱٫۴D+1.7L میبایست استفاده شود. و لنگر حاصل از بارهای ثقلی Mb تعیین میگردد..ضمن اینکه اثرات ضریب ترک خوردگی و کاهش لنگر لختی نیز باید طبق آیین نامه لحاظ گردد.
علاوه بر بارهای جانبی بارهای ثقلی نیز روی تغییر شکل جانبی اثرات ثانویه ایجاد میکنند درحالیکه Etabs تحلیل پی دلتا برای بارهای ثقلی انجام نمیدهد، اما درعوض ضریب افزایش لنگر مربوط به بارهای ثقلی را محاسبه میکند. بنابراین میتوان لنگر نهایی حاصل از اثرات ثانویه تغییر شکل را اینطور بیان نمود :
M=Mb+Ms که در این رابطه ضریب افزایش لنگر بار جانبی ۱ منظور میگردد تا توسط Etabs این اثر محاسبه و اثر داده شود.
– اثرات پی دلتا باعث افزایش لنگر واژگونی و کاهش ضریب اطمینان در برابر واژگونی می شود.
– از آنجا که طراحی ساز ه های بتنی در Etabs با این فرض که تحلیل پی دلتا صورت گرفته انجام میشود ، لذا هنگام طراحی سازه های بتنی با Etabs اجباری می باشد.مگر آنکه کاربر اثرات ثانویه نیروی محوری ستون ها را بروش دیگری مدنظر قرار دهد.
البته در این میان نظریات بسیاردرارتباط با تعریف ترکیب بار پی دلتا آمده برای مثال ترکیبات زیرکه دومی در منوال Etabs به آن اشاره شده:
Load Combination : 1.2 D + L
Load Combination : 1.2 D + 0.5 L
ولی آنچه در ۲۸۰۰ برای ترکیب بار پی دلتا اشاره شده همان ترکیب بار حالت بهره برداری D+L میباشد.
بنابراین با این توضیحات انتخاب ترکیب بار صحیح از میان مباحث مطرح شده پی دلتا به خواننده واگذار میشود!
– طبق بند ۲-۴-۱۳ آیین نامه۲۸۰۰ تغییر مکان نسبی طبقه تقسیم بر ارتفاع چنانچه بیش از ۰٫۰۲/R باشد تحلیل پی دلتا اجباریست.
– در سازه های فولادی که با روش تنش مجاز تحلیل و طراحی میگردند نیازی به درنظر گرفتن اثر پی دلتا نیست .فقط لازم است در محاسبه کنترل جابجایی اثر پی دلتا را لحاظ کنیم که البته نتایج آن در این حالت چندان اختلافی با قبل ندارد.ترکیب بار پی دلتا برای کنترل جابجایی ها در سازه فولادی، همان ترکیب بار بهره برداری یعنی D+L خواهد بود.