تعیین ضریب بزرگ‌نمایی یا تشدید پیچش تصادفی در ETABS + راهنمای تصویری + نکات آیین نامه‌ای

خروج از مرکزیت تصادفی (برون مرکزی اتفاقی) در تراز هر طبقه به منظور به حساب‌آوردن احتمال تغییرات اتفاقی توزیع جرم و سختی از یک سو و نیروی ناشی از مولفه پیچشی زلزله از سوی دیگر درنظر‌گرفته می‌شود. برای بررسی نکات آیین نامه‌ای و تعیین ضریب تشدید پیچش تصادفی در ETABS در این مقاله همراه ما باشید.

برون مرکزی اتفاقی و ضریب بزرگ‌نمایی آن در ویرایش چهارم استاندارد 2800:

طبق بند 3-3-7-3 برون مرکزی اتفاقی باید در هر دو جهت و حداقل برابر با 5% بعد ساختمان در آن طبقه در امتداد عمود بر نیروی جانبی اختیار شود. در مواردی که ساختمان مشمول نامنظمی پیچشی موضوع بند (1-7-1 ب) می شود، برون مرکزی اتفاقی حداقل باید در ضریب بزرگنمایی A_j ضرب شود.

ضابطه عدم اعمال برون مرکزی اتفاقی در ویرایش چهارم استاندارد 2800:

بر اساس بند 3-3-7-4 در ساختمان های تا 5 طبقه و یا کوتاهتر از 18 متر در مواردی که برون مرکزی نیروی جانبی طبقه در طبقات بالاتر از هرطبقه کمتر از 5 درصد بعد ساختمان در آن طبقه در امتداد عمود بر نیروی جانبی باشد، برای محاسبات لنگر پیچشی نیازی به درنظر‌گرفتن برون مرکزی اتفاقی در طبقات نیست.

در بند فوق نکاتی وجود دارد که دارای ابهام می باشد از جمله اینکه به نظر می‌رسد مبنای ارتفاع 18 متر باید از روی تراز پایه درنظر‌گرفته شود و متناظر با آن تعداد طبقات نیز بر اساس تعداد از روی تراز پایه باید درنظر‌گرفته شود.

همچنین منظور از برون مرکزی نیروی جانبی نیز فاصله واقعی مرکز جرم از مرکز سختی می باشد.

طبق بند 3-1-4 در هنگام استفاده از اثر همزمان مولفه های افقی زلزله، منظور کردن برون مرکزی اتفاقی در امتدادی که 30% نیرو اعمال می شود، الزامی نیست.

نکات پیچش اتفاقی در پیش نویس ویرایش پنجم استاندارد 2800:

طبق بند 3-9-4-3 مقدار خروج از مرکزیت تصادفی همان مقدار 5% بعد ساختمان در طبقه در امتداد عمود بر نیرو می‌باشد. برای سازه‌های تحت اثر هم‌زمان نیروهای زلزله دو امتداد افقی عمود بر هم لازم نیست اثر پیچش اتفاقی دو امتداد افقی متعامد ساختمان، به‌طور هم‌زمان درنظر‌گرفته شوند.

اثر پیچش اتفاقی باید در طراحی تمامی ساختمان‌های گروه طراحی لرزه‌ای 3 درنظر‌گرفته شود، لیکن در گروه‌های لرزه‌ای 1 و 2، لحاظ نمودن اثر پیچش اتفاقی، صرفاً در ساختمان های دارای نامنظمی پیچشی زیاد و شدید ضرورت داشته و در سایر ساختمان‌ها می توان از اثر آن صرف‌نظر نمود.

در مواردی‌که ساختمان مشمول نامنظمی پیچشی، موضوع بند 3-3-1 ب می‌شود، اثر پیچش اتفاقی طبقه باید از طریق ضریب تشدید Aj، مطابق رابطه (3-14) افزایش داده‌شود.

مراحل تعیین ضریب بزرگ‌نمایی برون مرکزی اتفاقی در ایتبس:

گام اول: استفاده از بخش Tables در Model Explorer ایتبس:

مطابق شکل زیر بر روی Tables کلیک نمایید.

گام دوم: استفاده از زیر منوی درختی ایتبس:

بر اساس زیر منوی درختی مسیر زیر را دنبال کنید:

Analysis>>>>Results>>>>Displacements>>>>Story Max/Ave Displacements

بر روی گزینه Story Max/Ave Displacements کلیک راست نمایید و Export Table to Excel را انتخاب نمایید تا جدول اطلاعات در اکسل برای شما باز شود.

گام سوم: فیلتر کردن نتایج در اکسل:

در فایل اکسل ردیف 2 را انتخاب کنید و از منوی Data بر روی Filter کلیک نمایید.

گام چهارم: تعیین ضریب بزرگ‌نمایی برون مرکزی اتفاقی برای زلزله های در جهت X:

بر روی گزینه فیلتر در گوشه سلول Load Case/Combo کلیک نموده و از لیست مربوطه زلزله های EXALL2 و EXALL3 را تیک بزنید.

زلزله های EXALL2 و EXALL3 دارای خروج از مرکزیت 5% می باشند. برای نحوه تعریف آنها به مقاله”آموزش تعریف الگوی بار لرزه ای استاتیکی در ETABS + راهنمای تصویری+ بندهای استاندارد 2800” مراجعه نمایید. در زیر بخش ستون Ratio، نسبت حداکثر تغییر‌مکان جانبی به تغییر مکان میانگین طبقه از نتایج ایتبس وجود دارد.در یک ستون جداگانه، اعداد موجود در زیر بخش ستون Ratio را بر 1.2 تقسیم نموده و حاصل آن را به توان 2 برسانید تا ضریب بزرگ‌نمایی محاسبه شود. بر اساس این ضریب، برای طبقاتی که اعداد محاسبه‌شده بزرگتر از 1 و کوچکتر از 3 باشند، بزرگترین ضریب بزرگ‌نمایی ناشی از EXALL2 و EXALL3 در طبقه را در مقدار 5 درصد بعد ساختمان در امتداد عمود بر راستای X ضرب نمایید تا برون مرکزی اتفاقی برای آن طبقه با اثر ضریب بزرگ‌نمایی محاسبه‌شود.

نکته 1: در صورتیکه ضریب بزرگ‌نمایی محاسبه‌شده در این قسمت برای طبقه‌ای کمتر از یک باشد، برون مرکزی اتفاقی (خروج از مرکزیت تصادفی) طبقه همان مقدار 5% بعد ساختمان در امتداد عمود بر نیرو خواهد‌بود.

نکته 2: اگر ضریب بزرگنمایی محاسبه‌شده برای طبقه‌ای بیش از 3 باشد، مقدار آن برابر 3 لحاظ خواهد‌شد. در این حالت، برای طبقه مذکور، مقدار 5 درصد بعد ساختمان در امتداد عمود بر راستای X در عدد 3 ضرب می‌شود.

گام پنجم: اعمال برون مرکزی اتفاقی (خروج از مرکزیت تصادفی) متفاوت برای طبقات در ایتبس برای زلزله های جهت X:

بر اساس شکل زیر می‌توانید مقدار برون مرکزی اتفاقی متفاوت طبقات را برای زلزله های جهت X تعیین نمایید. دقت نمایید در پنجره‌آخر (پنجره Overwrite Eccentricities) مقدار خروج‌از‌مرکزیت در واحد طول برای هر طبقه مشخص‌شده و با زدن دکمه Add به لیست اضافه‌ می‌شود. در نهایت تمامی پنجره‌ها را با کلیک بر روی OK ببندید تا تایید شوند.

گام ششم: تعیین ضریب بزرگ‌نمایی برون مرکزی اتفاقی برای زلزله های در جهت Y:

بطور مشابه گام‌های چهارم و پنجم را برای زلزله های EYALL2 و EYALL3 تکرار نمایید. دقت نمایید 5% بعد ساختمان در هر طبقه عمود بر راستای محور Y باید درنظر‌گرفته شود و در صورت نیاز در ضریب بزرگ‌نمایی ضرب گردد.

جمع بندی:

ضریب تشدید پیچش تصادفی در ETABS یک جریمه آیین‌نامه‌ای است. این ضریب برای افزایش لنگر پیچشی ناشی از برون‌مرکزی اتفاقی (فاصله حداقل 5 درصدی بین مرکز جرم و سختی) در برخی سازه‌ها به کار می‌رود. برای آشنایی با ملزومات، روند محاسبات و اعمال این ضریب در ایتبس توصیه می‌کنیم از این مقاله استفاده کنید.

بدیهی است بررسی و اعمال صحیح ضریب تشدید پیچش تصادفی در Etabs یکی از مراحل مهم در روند طراحی انواع سازه ها است. در صورتیکه طراحی سازه با دقت صورت پذیرد می تواند ورودی مناسبی برای ساخت مجازی مدل کل ساختمان ایجاد کند. ساخت مجازی توصیفی از مدلسازی اطلاعات ساخت است که در این فرآیند تمامی بخش های ساختمان شامل سازه، معماری، مکانیک و برق به دقت مدلسازی شده و خروجی های آن به صورت برآورد احجام، نقشه های تداخل یابی شده و برنامه زمانبندی دقیق برای اجرا و برآورد دقیق هزینه ساخت و جریان نقدینگی در اختیار سازنده پروژه قرار می گیرد.