نکاتي در طراحي ساختمانهاي بتني در ETABS با کمک آيين نامه CSA

يکي از بحثهايي که در زمينه طراحي ساختمانهاي بتني در ETABS وجود دارد بحث انتخاب آيين نامه مناسب براي اين موضوع است. يکي از آيين نامه هايي که توصيه به استفاده از آن ميشود آيين نامه CSA (آيين نامه کانادا) است. طبق گفته ها اين آيين نامه داراي ضوابطي نزديک به آيين نامه آبا و علي الخصوص مبحث نهم مقررات ملي ساختماني است. متاسفانه به علت عدم دسترسي به اين آيين نامه در اين مورد نميتوان به صورت دقيق اظهار نظر کرد.
در اين مورد قبلاً نيز به صورت جسته و گريخته بحثهايي در تاپيکهاي مختلف انجام شده است.
در اين تاپيک قصد دارم به همراهي تمام دوستان اين مساله را به بحث و بررسي دقيق بگذاريم و نهايتاً به نتيجه اي منطقي برسيم.
آنچه که در اين مورد فعلاً من دسترسي دارم منوال برنامه ETABS بخش CFD-CSA-A23.3-04 است که بر اساس آيين نامه CSA-A23.3-04 تنظيم شده است و البته خود اين بخش نيز در بسياري از موارد تنها به شماره بند آيين نامه در آيين نامه CSA اشاره کرده است و از آوردن اصل بند خودداري کرده است. اين بخش از منوال برنامه از لينک زير قابل دانلود است:
http://www.4shared.com/file/79291374/7ca98627/CFD-CSA-A233-04.html?dirPwdVerified=3fe31966
همنيجا از دوستان ميخواهم که هر کدام به نحوي به اين آيين نامه دسترسي دارند و يا اطلاعات دقيق به ضوابط آن دارند يا خود آيين نامه را براي دانلود در اين تاپيک قرار دهند و يا به طور فعال در اين تاپيک شرکت نمايند.
قابل ذکر است که در اين تاپيک براي شروع تنها سازه هاي قاب خمشي بدون حضور ديوار برشي را مورد بررسي قرار ميدهيم و به تدريج در اين تاپيک يا تاپيکي جداگانه به بحث ديوارهاي برشي هم خواهيم رسيد. براي شروع بحث نيز فعلاً به ضوابط کلي ميپردازيم و به ضوابط ويژه لرزه اي فعلاً نخواهيم پرداخت.
براي اينکه بحث نيز به طور منظم پيش رود خواهش ميشود که موضوعات را به ترتيبي که مطرح ميشود مورد بحث قرار دهيد و از بحثهاي حاشيه اي و غيرمنظم پرهيز نماييد
براي شروع ابتدا به بحث ترکيبات بارگذاري و ضرايب کاهش مقاومت و طراحي تيرها خواهيم پرداخت و سپس وارد مباحث ديگر هم خواهيم شد.

اولين موردي که مورد بحث قرار ميدهيم، مساله ضرايب ايمني جزئي مقاومت براي فولاد و بتن است. همانطور که احتمالاً ميدانيد آيين نامه CSA نيز همانند مبحث نهم و آيين نامه آبا از روش طراحي LRFD (روش ضرايب بار و مقاومت؛ افزايش بارها با ضرايبي بزرگتر از يک همزمان با کاهش مقاومت فولاد و بتن با ضرايبي کوچکتر از يک به نام ضرايب ايمني جزيي مقاومت)
مطابق پيش فرض نرم افزار اين دو ضريب براي فولاد و بتن به ترتيب برابر 0.85 و 0.65 است. اين دو ضريب در مبحث نهم به ترتيب برابر 0.85 و 0.6 است. همانطور که مشخص است ضريب ايمني جزئي مقاومت بتن بايد در برنامه اصلاح و از 0.65 به عدد 0.6 تغيير نمايد. اين تغيير را ميتوان در نرم افزار در بخش Option/Preferences../Concrete Frame Design پس از انتخاب آيين نامه CSA A23.3-04 در گزينه ششم صفحه انجام داد.

ضمن تشکر از مهندس جعفری عزیز برای ایجاد یک تاپیک مفید دیگر .
البته اگر خاطرتان باشد قبلا هم مقایسه ای در سایت انجام شده بود .
من بررسی کردم و دیدم که مبحث 9 جدید از لحاظ شباهت به نسخه 1994 آیین نامه کانادا نزدیکتر هست تا نسخه 2004 . برای همین نسخه های قدیمی آیین نامه های مورد استفاده در ایران را در یک بسته از منوال Etabs استخراج و جمع آوری کردم .
فکر کنم با مقایسه 94 و 04 به گفته من خواهید رسید .

بسته در کمتر از 600 کیلوبایت هست و شامل آیین نامه های زیر می باشد :

CSA A23.3-94
ACI 318-99
UBC 97

http://rapidshare.com/files/180467836/CSA94-ACI99-UBC97.7z

http://ifile.it/sh83gwy

لطفا مقایسه کنید و نتیجه را اعلام کنید . با تشکر Smile

با تشکر از مهندس جعفری عزیز .
همانطور که گفتم قبلا شما یک بررسی خیلی خوبی در این مورد تهیه کرده بودید . من اون که پرینت گرفتم و با منوال موجود در Etabs هم تطابق دادم به کانادا 94 نزدیکتر بود تا 04 . البته مطابق فرمایش شما امکان همسازی بسیاری از موارد با 04 هم محتمل هست .

در خصوص حذف در ورژن جدید - برای من هم در ابتدا این تصور بود Exclamation

ولی بعدا دیدم که حذف نشده ! بلکه شرکت CSi جدیدترین ها را به صورت مجزا گذاشته و مابقی را در یک فایل جمع کرده . در آدرس زیر C:\Program Files\Computers and Structures\ETABS 9\Manuals\Concrete Frame Design و تحت نام CFD-OlderCodes تمام آیین نامه های قدیمی گنجانده شده است .

منتظر بررسی حرفه ای و راهگشای شما همانند سایر تاپیکها هستم . موفق و موید باشید .

بحث دوم مساله ترکيب بارهاي طراحي ميباشد. مطابق ويرايش 94 آيين نامه ترکيب بارهاي طراحي به شرح زير ميباشند:

اين ترکيب بارها مطابق ويرايش 2004 آيين نامه CSA به شرح زير ميباشند:

ترکيب بارهاي مبحث نهم هم به شرح زير است:

با مقايسه اين دو سري ترکيب بار، با ترکيب بارهاي مبحث نهم معرفي شده در بند 9-10-10-2 و جدول 9-10-1 مشخص است که تفاوتهاي قابل توجهي بين اين دو سري ترکيب بار و ترکيب بار مبحث نهم وجود دارد. پس نتيجه گرفته ميشود که بايد ترکيب بارهاي برنامه مطابق با ترکيب بارهاي مبحث نهم بازنويسي شود. در اين زمينه بايد ضوابط بند 2-1-4 آيين نامه 2800 براي ترکيب نيروهاي زلزله در جهات مختلف در صورت لزوم و بند 2-3-12-3 همين آيين نامه براي ترکيبات بار ناشي از اثر بار قائم زلزله در صورت لزوم اعمال بار قائم زلزله هم در نظر گرفته شود.
در اين زمينه در تاپيکهاي مختلف از سايت بحث شده است.

در ادامه به بحث طراحي تيرها و کلاً اعضاي خمشي ميپردازيم. براي شروع مروري ميکنيم به برخي از فرضيات مهم مبحث نهم در اين زمينه:
1- مطابق بند 9-11-3-1 توزيع کرنش در ارتفاع مقطع خطي در نظر گرفته ميشود.
2- مطابق بند 9-11-3-2 حداکثر تغيير شکل نسبي بتن در دورترين تار فشاري مقطع برابر 0.0035 در نظر گرفته ميشود.
3- مطابق بند 9-11-3-5 توزيع تنش فشاري با يک بلوک تنش مستطيلي با مقدار alpha1.FIc.fc که سطح تاثير آن ، سطح محدود شونده در ناحيه فشاري مقطع بين کناره هاي مقطع و خطي به موازات محور خنثي به فاصله B1.x از دورترين تار فشاري ميباشد، معادل نمود. دو ضريب alpha1 و B1 توسط رابطه 9-11-3 مبحث نهم به دست مي آيند.

حال تا همين جا وضعيت را در آيين نامه CSA ويرايش سال 94 بررسي و با مبحث نهم مقايسه ميکنيم. توزيع تنش و کرنش براي يک مقطع تحت خمش در اين آيين نامه مطابق شکل زير است:

همانطور که ديده ميشود توزيع کرنش در اين آيين نامه نيز خطي فرض شده و مقدار کرنش ماکسيمم بتن هم عدد 0.0035 در نظر گرفته شده است. همچنين توزيع تنش نيز همانند مبحث نهم به صورت يک بلوک تنش مستطيلي در نظر گرفته ميشود. عمق بلوک تنش مستطيلي و مقدار تنش در اين بلوک هم همانند مبحث نهم در نظر گرفته شده است.
مقادير alpha1 و B1 هم طبق رابطه زير در اين آيين نامه محاسبه ميشوند:

اين دو رابطه نيز با مقادير محاسبه شده از رابطه 9-11-3 مبحث نهم همخواني دارد.

پس تا اينجا در اصولي کلي براي آناليز و طراحي مقاطع خمشي بين مبحث نهم و آيين نامه CSA تفاوتي وجود ندارد

در مورد محاسبات مقطع متعادل (مقطعي که فولاد و بتن به طور همزمان به حداکثر مقدار کرنش و تنش خود ميرسند) به نظر ميرسد که محاسبات مبحث نهم و آيين نامه CSA در هر دو ويرايش 94 و 2004 با هم يکسان باشد. در آيين نامه CSA مقدار فاصله محور خنثي تا وجه بيروني فشاري مقطع از رابطه زير محاسبه ميشود:

اين رابطه با رابطه 9-11-5 در بند 9-11-5-1 مبحث نهم انطباق دارد. بر اين اساس مقدار عمق بلوک تنش مستطيلي براي مقطع متعادل نيز از رابطه زير محاسبه ميشود:

آنگاه اگر عمق بلوک تنش مستطيلي کمتر از اين عمق در حالت متعادل باشد مقدار آرماتور مورد نياز براي مقطع از رابطه زير محاسبه ميشود:

اگر مقدار عمق بلوک تنش مستطيلي از عمق بلوک تنش مستطيلي در حالت مقطع متعادل بيشتر شود ديگر نيازمند فولاد فشاري هستيم. در اين حالت روند محاسبات به شکل زير خواهد بود:

همانطور که در بالا هم ديده ميشود ابتدا مقدار لنگر قابل تحمل مقطع براي حالت مقطع متعادل محاسبه ميشود. اين لنگر از لنگر وارد به مقطع کسر ميگردد. لنگر به دست آمده بايد توسط يک کوپل نيرو توسط آرماتور فشاري و کششي معادل اضافي آن تحمل گردد. مقدار تنش در آرماتور فشاري با نوشتن رابطه تشابه با توجه به منحني خطي توزيع کرنش و به دست آوردن کرنش در ميلگرد فشاري به اين روش و ضرب کرنش به دست آمده در مقدار مدول الاستيسيته فولاد به دست مي آيد که بديهي است که اين مقدار بايد کمتر از تنش تسليم ميلگرد باشد. به اين روش آرماتور فشاري و آرماتور کششي متناسب با اين آرماتور فشاري براي متعادل کردن آن و آرماتور کششيي که براي مقطع متعادل نياز است محاسبه ميشود. آرماتور کششي پايين مجموع دو حالتي است که ذکر شد.
همانطور که ديده ميشود روند کلي محاسبه آرماتورها با آنچه که طبق تئوريهاي محبث نهم به دست مي آيد تطابق ميکند. در مورد مقدار ماکسيمم آرماتورها هم اين تطابق وجود دارد. البته در مبحث نهم غير از مقدار ماکسيمم آرماتوري که بر اساس مقطع متعادل محاسبه ميشود، مطابق رابطه 9-11-6 از بند 9-11-5-1 مقدار نسبت سطح مقطع آرماتور کششي به سطح مقطع موثر مقطع نبايد از 0.025 هم بيشتر شود که اين مساله در منوال نرم افزار مربوط به ويرايش 94 آيين نامه ذکر نشده است. در منوال نرم افزار مربوط به ويرايش 2004 اين محدوديت براي سازه هاي با سطح شکلپذيري Ductile (معادل شکلپذيري زياد مبحث نهم ) ذکر گرديده است. به نظر نميرسد که اين اختلاف مشکل حادي را ايجاد نمايد و در اکثريت موارد وجود محدوديت اول در مورد بحث مقطع متعادل ارضا کننده محدوديت ذکر شده نيز خواهد بود. ولي در هر صورت توصيه ميگردد که اين محدوديت نيز به صورت دستي حداقل در مورد تيرهايي که مقدار آرماتور گزارش شده براي آنها توسط نرم افزار زياد است کنترل گردد.

لطفا در خصوص مقدار نیروی زلزله در شرایط استفاده از CSA هم توضیح بدین. منظورم اینه که R همون مقدار 2800 هست ؟