آموزش تعریف ترکیب بارهای طراحی سازه های متعارف

[حمید فلاح منش]

سلام به همه ی دوستان
خیلی سوالات متعددی در مورد ترکیب بارها شده و همیشه این مبحث خیلی گنگ بوده
حداقل در اول کار خیلی سوال پیش میاد که چرا توی فلان پروژه ترکیب بارش این بود و توی 1 پروژه چیز دیگه
و این باعث میشه که گنگ بشه کسی که میخواد تازه شروع کنه
میخوام نحوه ینوشتن ترکیبات بار استاتیکی و دینامیکی رو به صورت کامل توضیح بدم.
در واقع ترکیب بارهای دینامیکی باهم یکی هستن و فقط نوع تحلیل عوض شده نه طراحی
نیازی به حفظ کردن نیست فقط باید روند و اصول کلی رعایت بشه
ترکیبات بار بستگی به موارد زیر داره

الف) روش طراحی سازه که 3 روش داریم
1-روش تنش مجاز
2- روش مقاومت
3-روش حالت حدی

ّب) ارتفاع سازه

پ)منظمی یا نامنظمی سازه


که سعی میکنم به صورت خلاصه و جامع توضیح بدم و امیدوارم که مفید باشه

[حمید فلاح منش]

روش های طراحی سازه
1-تنش مجاز
روش خیلی قدیمی هستش که توی این روش از ترکیبات بار بهره برداری(بدون ضریب) استفاده میشه و در عوض ضریب کاهش مقاومت برای مصالح به کار برده میشه.که الان بیشتر برای طراحی سازه های فولادی استفاده میشه.(قسمت اول مبحث دهم)
به عنوان مثال حالت کلیه ترکیب بار به روش تنش مجاز به صورت زیر هستش
DL+LL∓EQL
و این ترکیب بار باید تنشی کوچکتر از F∅ باشه که ∅ ضریب کاهش مقاومت هستش که مثلا برای سازه های فولادی تنش مجاز برابر با 0.6Fy میشه
این روش باتوجه به اینکه 1 ضریب ثابت برای کل مقطع در نظر میگیره برای سازه های بتنی بسیار نا مناسب هستش

2-روش مقاومت
روشی بهتر از روش تنش مجاز هستش که ضرایب افزایش بار توأم با کاهش مقاومت اعمال میشه
آیین نامه ی ACI 318 طبق این روش تهیه شده
ترکیب بار اصلی این روش طبق الگوی زیر میباشد
1.4DL >> برای ACI318-99
1.4DL+1.7LL >> برای ACI318-99
0.75(1.4DL+1.7LL∓1.87EL) >> برای ACI318-99
0.9DL∓1.4025EL >> برای ACI318-99

1.4DL >> برای ACI318-02 و ویرایش های جدیدتر
1.2DL+1.6LL >> برای ACI318-02 و ویرایش های جدیدتر
1.2DL+LL∓1.4EL >> برای ACI318-02 و ویرایش های جدیدتر*
0.9DL∓1.4EL >> برای ACI318-02 و ویرایش های جدیدتر*

دراین روش نیز برای کاهش مقاومت عضو از یک ضریب کاهش مقاومت(∅)استفاده میشود که باتوجه به رفتار سازه این ضریب متفاوت است و از 0.65برای رفتارفشاری تا 0.9 برای رفتارخمشی متغییر است.(برای ACI318-02 و به بعد)

3-حالت حدی
روشی جامع تر از دو روش قبل میباشد که در این روش رفتار مصالح به صورت جدا بررسی شده.ضرایب افزایش بار به صورت توام با ضرایب کاهش مقاومت اعمال میشود.این روش در مبحث دهم ذکر شده و همچنین مبحث نهم از این روش برای طراحی استفاده کرده.

ترکیب بار اصلی این روش طبق الگوی زیر میباشد
1.4DL
1.25DL+1.5LL
DL+1.2LL∓1.2EQL**
0.85DL∓1.2EQL

ضرایب کاهش مقاومت نیز برای مصالح در نظر گرفته میشود که طبق مبحث نهم(1388) ضریب ∅برای بتن برابر با 0.65 و برای فولاد برابر با 0.85 میباشد

*ترکیب بارهای این روش برای سال های قبل از 2002 بر اساس تنش مجاز بوده و میتوان از ضریب رفتار آیین نامه 2800 برای طراحی طبق این روش استفاده کرد.ولی برای سال های بعد این تنش مجاز برای حالت تنش مجاز نبوده.بنابر این ترکیبات بار برای سالهای 2002 به بعد در ایین نامه ACI به دو صورت نوشته میشود
1.2DL+LL∓1.4EQL با استفاده از ضریب رفتار آیین نامه 2800
1.2DL+LL∓EQL با اسفاده از ضریب رفتار آیین نامه 2800 تقسیم بر 1.4 یعنی R/1.4

**این ترکیب بار با توجه به ضریب رفتار آین نامه 2800 بدست آمده

[حمید فلاح منش]

نکات کلی طبق ایین نامه ی 2800

1-برای سازه های 5طبقه وکمتر و یا کوتاهتر از 18 متر درصورتی که سازه منظم باشد و یا نامنظمی به غیر از نامنظمی بند 1-8-1-1-ث داشته باشد
نیازی به طراحی سازه برای پیشچش نبوده و بار های زلزله فقط به صورت بدون پیچش تصادفی یعنی به صورت Ex و Ey وارد میشود
ولی در غیر این صورت نیاز به اعمال بارهای Ex,Epx,Enx,Ey,Epy,Eny میباشد و در ترکیبات بار با رعایت ضوابط باید از تمامی حالات بار زلزله استفاده شود.
تو جه شود که برای سازه های بیشتراز 5طبقه و یا 18 متر طراحی سازه برای پیچش الزامیست.(بند 2-3-10-4 آیین نامه 2800 ویرایش سوم)
DL+LL∓(Ex or Epx or Enx)
DL+LL∓(Ey or Epy or Eny)

DL∓(Ex or Epx or Enx)
DL∓(Ey or Epy or Eny)
2-در حالات خاص برای طراحی ستونها باید بحرانی ترین حالت زلزله در نظر گرفته شود.
الف-سازه های نامنظم در پلان
ب-ستونهایی که در محل تقاطع 2 یا چند سیستم بار بر جانبی هستن

قسمت الف که مشخص هستش ولی قسمت دوم مظور کلی این هست که ستونهایی که از از دو جهت یا بیشتر بار جانبی زلزله میگیرن
مثلا توی سازه های بتنی که سازه در دو جهت قاب خمشی هستش در دو جهت لنگر ناشی از زلزله جانبی هست و یا در سازه های فولادی
که در 1 حهت قاب خمشی ودر 1 جهت بادبندی هستن ستونهای اطراف بادبند از دو جهت بار جانبی میگیرن که یکی نیروی محوری و یکی لنگر خمشی...

برای نوع سازه ها و ستون ها.باید ستونها برای 100 درصد نیروی زلزله هر طرف با 30 درصد نیروی زلزله افقی بدون پیچش تصادفی جهت دیگه طراحی بشه یعنی
DL+LL∓(Ex or Epx or Enx)∓0.3Ey
DL+LL∓(Ey or Epy or Eny)∓0.3Ex


DL∓(Ex or Epx or Enx)∓0.3Ey
DL∓(Ey or Epy or Eny)∓0.3Ex

[حمید فلاح منش]

تا اینجا شد ترکیب بارهای سازه های بدون طره
حالا فرض میکنیم سازه دارای طره باشه و باید باد بار قائم زلزله وارد کنیم
با استفاده از بند 2-3-12-2 مقدار نیرو بدست میاد و به طره در جهت جاذبه (GRAVITY) باری به نام EZ وارد میکنیم

طبق بند بعد یعنی 2-3-12-3 دو حالت برای بار گذاری زلزله قائم باید درنظر گرفته بشه
الف) 100دردصد نیروی زلزله افقی به علاوه ی 30 دردصد زلزله جهت عمود و 30 درصد زلزله قائم
ب)100 دردصد زلزله قائم به علاوه ی 30 دردصد زلزله افقی در دو جهت افقی
نیروی زلزله قائم باید در جهت رفت و برگشت در ترکیب بارها لحاظ شود و اثر کاهنده بار های ثقلی نیز در نظر گرفته نشود.
به عنوان پیشنهاد همیشه بار ززله قائم در جهت جازبه اعمال شده ودر ترکیب بارها هرگاه علامت منفی به EZ دادیم اثر بارهای ثقلی در نظر گرفته نشود.
برای قسمت الف با توجه به اینکه در تبصره 2 بند 2-1-4 ایین نامه 2800 گفته شده که برای زلزله 30 درصد نیازی به اعمال پیچش نیست
میتوان نتیجه گرفت در این حال هم فقط برای بار زلزله 30 درصد میتوان از زلزله بدون خروج از مرکزیت استفاده کرد یعنی

DL+LL∓(Ex or Epx or Enx)∓0.3Ey+0.3Ez
DL+LL∓(Ey or Epy or Eny)∓0.3Ex+0.3Ez
DL∓(Ex or Epx or Enx)∓0.3Ey+0.3Ez
DL∓(Ey or Epy or Eny)∓0.3Ex+0.3Ez

برای قسمت ب)
ذکر نشده که بارهای زلزله افقی بدون پیچش باشند و البته به نظر من تاثیر آنچنانی نداره و به شکل زیر وارد میشه
DL∓LL+Ez∓0.3Ex∓0.3Ey
DL+Ez∓0.3Ex∓0.3Ey
وبرای حالتی که زلزله قائم در جهت عکس جاذبه باشد اثر کاهنده بارهای ثقلی درنظر گرفته نمیشوند

Ex or Epx or Enx)∓0.3Ey-0.3Ez)∓
Ey or Epy or Eny)∓0.3Ex-0.3Ez)∓

Ez∓0.3Ex∓0.3Ey-

[حمید فلاح منش]

این ترکیب بارهای کلی به روش تنش مجاز هستن و برای سایر آیین نامه ها با توجه به روش طراحی و آیین نامه مربوط باید در ضرایبی که در پست اول گفته شده میتوان ترکیب بارهای مربوطه را تهیه کرد

به عنوان مثال برای طراحی با آیین نامه ی ACI318-08 نیاز به ترکیب بارهای زیر داریم
1.4DL
1.2DL+1.6LL
(1.2DL+LL∓1.4(Ex or Epx or Enx
(1.2DL+LL∓1.4(Ey or Epy or Eny
(0.9DL∓1.4(Ex or Epx or Enx
(0.9DL∓1.4(Ey or Epy or Eny
...

[حمید فلاح منش]

در مورد ترکیب بارهای دینامیکی باز هم میگم که ما فقط نوع تحلیلمون عوض میشه نه نوع طراحی
باید نوع بار دینامیکی ساخته شده و جایگزین بار های زلزله استاتیکی بشه و در طراحی فقط از بارهای دینامیکی استفاده بشه
و با توجه به نوع طراحی و آیین نامه ترکیب بارهای مناسب ساخته بشه
وباید دقت شود که برای بار زلزله قائم هم طبق بند 2-4-2-6 ایین نامه 2800 ،به صورت استاتیکی بار قائم را وارد میکنیم.

[emispid]

این ترکیب بارهای کلی به روش تنش مجاز هستن و برای سایر آیین نامه ها با توجه به روش طراحی و آیین نامه مربوط باید در ضرایبی که در پست اول گفته شده میتوان ترکیب بارهای مربوطه را تهیه کرد

به عنوان مثال برای طراحی با آیین نامه ی ACI318-08 نیاز به ترکیب بارهای زیر داریم
1.4DL
1.2DL+1.6LL
(1.2DL+LL∓1.4EL(Ex or Epx or Enx
(1.2DL+LL∓1.4EL(Ey or Epy or Eny
(0.9dDL∓1.4EL(Ex or Epx or Enx
(0.9DL∓1.4EL(Ey or Epy or Eny
...

سلام مهندس فلاح منش
منظورتون از 1.2DL+LL∓1.4EL(Ey or Epy or Eny
جیست؟
بین EL و پرانتز علامتی جا افتاده؟
ضمنامنظور از or دررابطه DL+LL∓(Ex or Epx or Enxجیست
آیا منظور حضور همزمان هر سه رابطه بصورت زیر در ترکیب بار هست یا حضور فقط یکی از آنها بسته به شرایطی.
DL+LL∓Ex
DL+LL∓Epx
DL+LL∓Enx

[حمید فلاح منش]

سلام
ممنون از تذکر شما
اشتباه تایپی بوده
اصلاح شد
درمو رد بعد منظور تغییر جای بارهای جانبی هست یعنی به عن.ان مثال
(0.9DL∓1.4(Ex or Epx or Enx
یعنی 6 ترکیب بار زیر
(0.9DL∓1.4(Ex
(0.9DL∓1.4(Epx
(0.9DL∓1.4(Enx

[M-CIVIL]

با سلام خدمت مهندس عزیز
از پست خوبتون تشکر میکنم.
لطفا برای کامل و جامع شدن بحث ، ترکیب بارهای آیین نامه ها را به تفکیک قرار دهید.

موفق و موید باشید.

[حمید فلاح منش]

سلام
ممنون
من هدفم ازین تاپیک این بود که کسایی که میخوان نحوه ی نوشتنو کامل یاد بگیرن
اگر من توی این پست بیام و همه ترکیب بارهارو به صودت کامل بذارم همه میان فقط همونو برمیدارن کپی ....
و بازهم گنگ میشن که چی شد و چرا...
این تاپیک فقط برای آموزش ساخته شده تا کاملا خواننده آشنا بشه با ترکیب بارها و براش رفع ابهام بشه

موفق باشید