آموزش تعریف الگوی بار حرارتی در ETABS + راهنمای تصویری
بطور کلی اثر بارهای حرارتی در سازه‌های با ابعاد بزرگ می‌تواند تاثیر گذار باشد که در مبحث نهم قدیم حدودی برای ابعاد پلان ارائه شده‌بود. در صورت بزرگتر بودن ابعاد پلان از حد ذکر شده و عدم بکارگیری درز انبساط، می‌بایست اثرات بارهای حرارتی اعمال می‌شد. عرف مهندسی برای ساختمان های متعارف می توان حد ابعادی 30 متر را به عنوان مرز برای اعمال بارهای حرارتی درنظر گرفت که در صورت بزرگتر شدن ابعاد پلان بیش از 30 متر، اثر بارهای حرارتی درنظر‌‌گرفته شود. در این مقاله نحوه تعریف الگوی بار حرارتی در ETABS به همراه راهنمای تصویری پرداخته‌ایم.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
بار حرارتی در مبحث ششم:
ترکیب بارهای موجود در روش طراحی ضرایب بار و مقاومت (LRFD) در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان به شرح زیر می باشند:
2-3-2-6 ترکیب بارها در طراحی به روش ضرایب بار و مقاومت:
چ) در مواردی که اثر بارهای خودکرنشی وجود داشته‌باشد، علاوه بر ترکیب بارهای ارائه شده، دو ترکیب بارگذاری زیر نیز باید درنظر گرفته‌شود:
در ترکیب بارهای زیر T بار خودکرنشی از قبیل تغییرات دما، نشست پایه‌ها و وارفتگی می‌باشد. همچنین منظور از D در ترکیب بارهای زیر تمامی بارهای از جنس مرده شامل Dead و Super Dead می‌باشد و منظور از L در ترکیب بارهای زیر تمامی بارهای از جنس بار زنده می‌باشند. ( مثلا Live، L-RED، LIVE-0.5)، بار تیغه‌بندی نیز در صورتیکه از جنس بار زنده باشد باید با ضریب بار زنده و در صورتیکه از جنس بار مرده باشد باید با ضریب بار مرده در ترکیبات زیر لحاظ گردد. Lr بار زنده بام و S نیز بار برف می‌باشند. جهت مطالعه و درک الگوهای بار ذکر شده در این قسمت به مقاله” آموزش تعریف الگوهای بار در ETABS + راهنمای تصویری” مراجعه نمایید.
همچنین در صورتیکه فشار جانبی خاک نیز وجود داشته باشد اثر ان بر اساس بخش 6-2-3-2 بند “ت” باید به ترکیبات زیر اضافه گردد.
| 1.2D+0.5L+0.5(Lr Or S)+1.2T |
| 1.2D+1.6L+1.6(Lr Or S)+T |
4-5-2-6 تغییر مکان ناشی از بارهای خود کرنشی:
تغییرمکان های ناشی از بارهای خود کرنشی در سازه تحت ترکیب بارهای زیر نباید بهره‌برداری مناسب از ساختمان را مختل نمایند.
| D+T |
| (D+0.75(L+(Lr Or S)+T |
مراحل اعمال بار حرارتی در ایتبس:
با توجه به اینکه آخرین ویرایش مباحث ششم، نهم و دهم مقررات ملی ساختمان در خصوص نحوه اعمال بار حرارتی نکات خاصی را مانند گرادیان حرارتی ذکر ننموده‌اند بر اساس مبحث نهم ویرایش قدیم می‌توان گرادیان حرارتی را مثبت و منفی 30 درجه سانتی گراد درنظر گرفت.
همچنین برای اعمال بار حرارتی و تاثیر آن بر کف‌ها و تیرهای کف باید دیافراگم سقف از نوع Semi Rigid تعریف شود.
گام اول: تعریف الگوی بار حرارتی:
مطابق شکل زیر از منوی Define، وارد Load Patterns شده و الگوی باری با نام TEMP از نوع Other تعریف نمایید.
گام دوم: تعریف ترکیبات بار حرارتی:
با توجه به اینکه الگوی بار حرارتی از جنس Other انتخاب شده‌است، نرم افزار قادر نیست ترکیبات خودکار بارگذاری حرارتی را ایجاد نماید و طراح باید بصورت دستی این ترکیبات بار را اضافه نماید.
به دلیل وجود علامت مثبت و منفی در گرادیان حرارتی در ترکیبات شامل بار حرارت نیز، می‌بایست علامت الگوی بار TEMP یکبار با علامت مثبت و یکبار با علامت منفی ظاهر شود. با توجه به اینکه برای بام نیز در ترکیبات بار باید یکبار از Lr و یکبار از S استفاده نمود عملاً ترکیبات ذکر شده در مبحث ششم در ایتبس به 8 ترکیب بار تبدیل خواهند شد.
| 1.2D+0.5L+0.5Lr +1.2T |
| 1.2D+0.5L+0.5Lr -1.2T |
| 1.2D+0.5L+0.5S +1.2T |
| 1.2D+0.5L+0.5S -1.2T |
| 1.2D+1.6L+1.6Lr +T |
| 1.2D+1.6L+1.6Lr -T |
| 1.2D+1.6L+1.6S +T |
| 1.2D+1.6L+1.6S -T |
استفاده از منوی Define:
از نوار ابزار فوقانی به منوی Define رفته و بر روی Load Combinations کلیک کنید تا پنجره مربوطه باز شود.
در پنجره Load Combinations بر روی Add New Combo کلیک نمایید تا پنجره Load Combination Data باز شود.
نام ترکیب بار مربوطه را در قسمت Load Combination Name را وارد نمایید (مثلاً TEMP1).
در بخش Combination Type، گزینه Linear Add را انتخاب نمایید.
بار تیغه‌بندی (PARTITION) از نوع زنده فرض شده‌است.
در زیر بخش Load Name، الگوهای بار مورد نیاز را بر اساس ترکیب بار مد نظر، یکی یکی انتخاب نموده و ضریب بار مربوط به هر یک را در قسمت Scale Factor وارد نموده و بر روی Add کلیک نمایید تا به لیست اضافه شود و در نهایت بر روی OK کلیک نمایید. مجدداً بر اساس روال ذکر شده تمامی ترکیبات طراحی مورد نیاز را به همین شکل بسازید. ( از TEMP2 تا TEMP8)
در شکل زیر الگوی بار SOIL در ترکیب بار TEMP1 مربوط به اثر فشار جانبی خاک می باشد. الگوی بار L-RED-0.5 نیز الگوی بار زنده کاهش یافته با ضریب 0.5 در برخی ترکیبات بارگذاری می‌باشد که بر اساس مبحث ششم غیر مجاز ولی بر اساس مبحث نهم مجاز می‌باشد (بهتر است از این الگوی بار استفاده نشود)
گام سوم: اختصاص الگوی بار حرارتی TEMP به تیرهای کف و عناصر سطحی کف‌ها:
تیرهای کف طبقات و عناصر سطحی کف طبقات را انتخاب کنید و بر اساس اشکال زیر بار حرارتی را به آنها اختصاص دهید. برای اختصاص بارهای حرارتی به تیرهای کف طبقات، از منوی Assign به Frame Loads بروید و بر روی Temperature کلیک نمایید تا صفحه مربوطه‌باز شود. در پنجره Frame Load Assignment-Temperature، از منوی کشویی در بخش Load Pattern Name، الگوی بار TEMP را انتخاب نمایید و در جلوی بخش Uniform Temperature Change مقدار دمای 30 درجه سانتی گراد را وارد نمایید. در انتها بر روی OK کلیک نمایید.
با روندی مشابه بالا و مطابق شکل دوم دراین گام، بار حرارتی را به المان های سطحی کف نیز اختصاص دهید.
گام چهارم:اختصاص دیافراگم Semi Rigid به کف ها در ایتبس:
مجدداً المان‌های سطحی کف طبقات را انتخاب نموده و مطابق شکل زیر دیافراگم کف‌ها را به Semi Rigid تغییر دهید.
کلیه پنجره‌های باز شده را با کلیک بر روی OK تایید کنید.
گام پنجم: تعریف ترکیب بارهای حرارتی در لیست ترکیب بارهای طراحی در ایتبس:
ابتدا سازه را از منوی Analyze/Run Analysis تحلیل نمایید.
در منوی Design برای سازه بتنی بر روی Concrete Frame Design کلیک کرده و مجدداً بر روی Select Design Combinations کلیک نمایید.
در پنجره Design Load Combination Selection:
ترکیب بارهای حرارتی در لیست سمت چپ را انتخاب نموده و بر روی آیکون << کلیک نمایید تا به لیست سمت راست اضافه شود. با کلیک بر روی OK پنجره را ببندید.
جمع بندی
در این مقاله، نحوهٔ تعریف الگوی بار حرارتی در نرم‌افزار ETABS به‌صورت مرحله به مرحله و تصویری آموزش داده‌شده‌است. بارهای حرارتی می‌توانند منجر به تغییرشکل، ایجاد تنش‌های ناخواسته و حتی ترک در سازه‌ها شوند، به‌ویژه در پروژه‌های بزرگ و صنعتی. در نظر گرفتن این بارها در تحلیل سازه‌ای، دقت طراحی را افزایش می‌دهد و از بروز مشکلات اجرایی جلوگیری می‌کند. در بستر مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM)، وارد کردن داده‌های تحلیلی مانند بارهای حرارتی به مدل، موجب ایجاد یک مدل جامع و واقعی‌تر می‌شود. این یکپارچگی، امکان تصمیم‌گیری بهتر و مدیریت مؤثرتر در طراحی، ساخت و بهره‌برداری از پروژه را فراهم می‌سازد.