آموزش تعریف Mass Source و وزن لرزه‌ای در ETABS + راهنمای تصویری

در این مقاله به نحوه تعریف وزن لرزه‌ای از طریق منبع جرم (Mass Source) در ETABS به همراه راهنمای تصویری پرداخته شده‌است. تعریف Mass Source در ایتبس نقش کلیدی در تحلیل دینامیکی و محاسبه بارهای زلزله دارد. این منبع جرم تعیین می‌کند که کدام اجزای مدل (مانند بارهای مرده و زنده) در محاسبه جرم لرزه‌ای لحاظ شوند. انتخاب نادرست Mass Source می‌تواند منجر به برآورد نادرست نیروهای زلزله و طراحی نامطمئن سازه شود.

وزن موثر لرزه ای در استاندارد 2800:

وزن موثر لرزه‌ای بر اساس تعریف استاندارد 2800 شامل مجموع بارهای مرده و وزن تاسیات ثابت و وزن دیوارهای تقسیم کننده به اضافه درصدی از بار زنده و بار برف مطابق جدول (3-1) می باشد. بار زنده باید به صورت تخفیف نیافته، مطابق ضوابط مبحث ششم مقررات ملی ساختمان درنظر گرفته‌شود.

جدول 3-1 درصد میزان مشارکت بار زنده و بار برف در محاسبه نیروی جانبی زلزله

با توجه به جدول فوق ملاحظه می‌گردد برای طبقه‌بام در محاسبه جرم‌ لرزه‌ای، بار‌برف معیار می‌باشد نه بار زنده بام، برای سایر طبقات نیز بار زنده بر اساس‌ درصد‌ مشارکت بیان‌شده در‌نظر‌گرفته‌می‌شود. با توجه به ارتباط جرم و وزن بر مبنای شتاب ثقل، تعریف هر کدام از این کمیت‌ها منجر به تعریف کمیت دیگر نیز خواهد شد.

کاربرد منبع جرم در ایتبس:

کاربرد تعریف منبع جرم در ایتبس، تعیین خورکار نیروهای جانبی ناشی از زلزله در تحلیل استاتیکی با استفاده از گزینه User Coefficient و تحلیل دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی می‌باشد.

مراحل تعریف منبع جرم در ایتبس:

گام اول: استفاده از منوی Define

از نوار ابزار فوقانی به منوی Define ‌رفته و بر روی گزینه Mass Source کلیک‌ نمایید تا پنجره مربوطه باز‌شود.

در پنجره مربوطه یک منبع جرم بصورت پیش فرض با نام MsSrc1 تعریف شده‌است. نشانگر موس را بر روی آن قرار‌داده و کلیک نمایید تا به رنگ آبی درآید. (در صورتیکه فقط یک منبع جرم در این قسمت تعریف شده‌باشد رنگ آن بصورت خودکار آبی می‌باشد).

در قسمت Default Mass Source نام منبع جرم پیش فرض برای محاسبه را انتخاب نمایید که در اینجا همان پیش فرض MsSrc1 می‌باشد.

بر روی Modify/Show Mass Source کلیک نمایید تا پنجره Mass Source Data باز شود.

در سمت چپ در قسمت Mass Source، گزینه Specified Load Patterns را تیک بزنید.

مشارکت بار مرده در تعریف جرم در ایتبس:

در سمت راست و بالای صفحه در قسمت Load Pattern، برای مشارکت بارهای مرده، انواع بارهای مرده که قبلا تعریف کرده‌اید را باید از نوار کشویی یکی‌یکی انتخاب کنید و در قسمت Multiplier عدد 1 را برای انها وارد‌نمایید و سپس بر روی Add کلیک‌نمایید تا الگوی بار مربوطه با ضریب مشخص‌شده به لیست اضافه‌شود. (مثلا در اینجا برای بار Dead و S-DEAD ضریب 1 وارد شده‌است.)

مشارکت بار زنده در تعریف جرم در ایتبس:

در ادامه در قسمت Load Pattern، برای مشارکت بارهای زنده انواع بارهای زنده را انتخاب نموده و با توجه به جدول 3-1 استاندارد 2800، ضریب مشارکت را وارد نمایید. (مثلا در اینجا برای انواع بارهای زنده مشارکت 20% در نظر گرفته‌شده که عدد وارده برای نرم افزار باید برابر با 0.2 وارد‌ شود.) نرم‌افزار کاهش‌ بار‌ زنده‌را در تعیین نیروهای‌ داخلی اعضا برای طراحی لحاظ‌ می‌کند و در تعیین منبع جرم کاهش سربار‌ زنده‌در نظر‌ گرفته‌نمی‌شود.

مشارکت بار تیغه بندی (دیوارهای تقسیم کننده) در تعریف جرم در ایتبس:

میزان مشارکت بار تیغه بندی چه از نوع بار زنده و چه از نوع بار مرده محسوب شوند در محاسبه جرم برابر با 100% می‌باشد چنانچه در شکل زیر ضریب بار PARTITION برابر 1 وارد شده‌است.

مشارکت بار برف بام در تعریف جرم در ایتبس:

درصد مشارکت بار برف بام بر اساس جدول (3-1) استاندارد 2800 برای بام‌های ساختمان ها در مناطق با برف زیاد، سنگین و فوق سنگین برابر با 20% و برای بام‌های ساختمان ها در سایر مناطق برابر با 0 می‌باشد. لذا در این بخش ضریب بر برف برابر با 0.2 وارد می‌شود.

مشارکت بار تیغه ها و دیوارهای پیرامونی طبقه ماقبل بام در جرم بام:

نحوه تعریف مشارکت این بخش در یک مقاله جداگانه با عنوان “آموزش اصلاح وزن لرزه‌ای بام برای بار معادل تیغه‌بندی و بار دیوارهای پیرامونی در ETABS + راهنمای تصویری” آورده شده‌است.

دقت کنید تا در بخش Mass Option، گزینه‌های Include Lateral Mass و Lump Lateral Mass at Story Level تیک خورده‌باشند.

گزینه های پنجره Mass Source Data:

توضیحات مربوط به گزینه های مختلف در پنجره Mass Source Data به شرح زیر می‌باشند:

گزینه Element Self Mass:

نرم افزار از طریق جرم اعضای سازه‌ای، وزن لرزه‌ای سازه را محاسبه می‌کند، این گزینه به دلیل اینکه جرم اعضا به عنوان بار مرده در الگوی بار مرده لحاظ می‌شود و همپنین بارهای زنده و برف هم در وزن لرزه‌ای مشارکت دارند، کاربردی نیست.

گزینه Additional Mass:

تیک زدن این گزینه باعث در‌نظر‌گرفتن جرم‌های اضافی در منبع جرم می‌شود. این جرم‌ها می توانند به المان‌های نقطه‌ای، خطی و سطحی اختصاص یابند و در ‌تحلیل‌های دینامیکی طیفی و تاریخچه زمانی در ماتریس جرم لحاظ شوند.

گزینه Specified Loads Patterns:

با انتخاب این گزینه قسمت Mass Multipliers for Load Patterns در سمت راست پنجره Mass Source Data فعال می‌شود و وزن موثر لرزه‌ای مطابق توضیحات قبل در گام اول بر اساس الگوهای بار مرتبط و ضریب آنها محاسبه می‌گردد.

گزینه Adjust Diaphragm lateral Mass to Move Mass Centroid:

در نسخه های قبل از سال 2015 نرم افزار ایتبس، جرم (وزن) لرزه‌ای تعریف شده برای سازه در مرکز جرم طبقات متمرکز شده و کاربر نمی توانست بر حسب نیاز این نقطه را جابه‌جا نماید. در نسخه‌های جدیدتر با تیک زدن این آیتم، نرم افزار با دریافت مقدار جابه‌جایی در راستای X و Y به صورت ضریبی از ابعاد دیافراگم و با مبدا قرار دادن مرکز جرم طبقات، محل تمرکز جرم طبقه را تغییر می‌دهد.

گزینه Include Lateral Mass:

با تیک زدن این گزینه، جرم‌های انتقالی در جهت X و Y و دوران حول محور Z در تحلیل مورد استفاده‌قرار می‌گیرند. برای تحلیل تحت بارهای جانبی باید این آیتم تیک زده‌شود.

گزینه Include Vertical Mass:

با تیک این گزینه، جرم‌های انتقالی در جهت Z و دورانی حول محور X و Y در نظر‌گرفته‌‌شده و کاربرد آن در تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه‌زمانی است که مولفه‌قائم رکورد زلزله نیز به سازه اعمال می‌گردد.

گزینه Lump Lateral Mass at Story Levels:

با انتخاب این گزینه، جرم (وزن) عناصر بین طبقه‌ها (مانند تیر‌های نیم طبقه پله) به نسبت فاصله آنها نسبت به طبقات بالا و پایین بین طبقات تقسیم می‌شود. در مواردیکه ساختمان دارای نیم طبقه است، در صورتیکه برای نیم طبقه در ایتبس، Story جداگانه تعریف نشده باشد بهتر است از این گزینه استفاده نشود تا جرم نیم طبقه در محل خودش اعمال شود.

گام دوم: تایید نهایی:

پس از اضافه نمودن تمامی بارهای مد نظر، بر روی OK در هر پنجره کلیک نمایید تا پنجره های مربوطه بسته‌شوند.

جمع بندی

در این مقاله، نحوهٔ تعریف منبع جرم (Mass Source) در نرم‌افزار ETABS به‌صورت تصویری و گام‌به‌گام آموزش داده‌شده‌است. منبع جرم، یکی از اجزای کلیدی در تحلیل دینامیکی سازه است و تعیین‌کنندهٔ نحوهٔ توزیع جرم برای محاسبهٔ نیروهای لرزه‌ای می‌باشد. تعریف دقیق آن، دقت تحلیل‌های لرزه‌ای و پاسخ سازه را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. رعایت نکات و مطالب ذکر شده‌در این مقاله‌می‌تواند مستندات طراحی قابل اعتمادی را برای شروع فرآیند مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) در اختیار مدلسازان این بخش قرار دهد. نتایج با ارزشی از انجام این فرآیند برای سازنده و ذینفعان پروژه حاصل می‌شود که یکی از این نتایج برآورد با دقت بالا از هزینه های اجرای پروژه می‌باشد.