۱ مقدمه

نشست سازه یکی از پدیده های مضر می باشد که می تواند عوامل گوناگونی داشته باشد .گاهی مقدار نشست از مقدار نرمال خود تجاوز کرده و باعث ویرانی سازه می گردد.نشست جزئی یا کلی است .نشست جزئی به مقدار های بسیار کم نشست در ساختمان گفته می شود که مهمترین نشانه ی آن ترک می باشد و نشست کلی ممکن بر اثر بالا آمدن سطح آب زیر زمینی یا پدیده ی آب شستگی لایه های زیرین انجام گیرد و منجر به خسارات جدی به سازه گردد.در این مقاله با تغییر نوع قاب سازه ی نمونه و تقویت نمودت تیر از نشست جلوگیری می شود.

افت پی بر اثر عواملی همچون رطوبت و فشارهای وارده از طبقات ، بی مقاومتی خاک و عملکردهای آن پیش می آید.همچنین نوع مصالح مصرفی و اجرای غیرفنی ، سبب نشستهای پی می شود . در مجموع ، بر اثر

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

حرکات زمین ، اسکلت بنا حرکت می کند و شکستهای مختلف که شامل ترکهای عمیق و یا معمولی و در مواردی به شکل مویی است ، نمایان می شود.

در این مقاله می خواهیم از پدیده ی نشست در سازه جلو گیری کنیم .مسئله را اینگونه شروع می کنیم که آیا می توان با عوض کردن قاب ساختمانی از نشست جلو گیری کرد .تعداد ۳۰ نمونه سازه با اتصالات مختلف در نظر گرفته می شود و مورد بررسی قرار میگیرند.یکی از سازه فلزی با ابعاد و بارهای مشخص ولی یکبار با اتصالات تیر به ستون مفصلی با بادبند X در یک دهانه و با دریگر اتصالات تیر به ستون گیردار(شکل (۱ را در نظر می گیریم .

الف . ب.

شکل( 🙁 ۱ الف: سازه نمونه با اتصالات تیر به ستون گیر دار ب: سازه نمونه با اتصالات تیر به ستون ساده

.۲بارگذاری

آیین نامه های مورد استفاده :

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان ایران (بار های وارد بر ساختمان ) آیین نامه ۲۸۰۰ ویرایش سوم فرضیات بارگذاری :

– بار مرده وارد بر سازه برای طبقات شامل وزن سقف و کف پوش و ملحقات آن ۶۰۰ Kg/m2 در نظر گرفته شده است.

– بار زنده پشت بام ۲۰۰ Kg/m2 در نظر گرفته شده است.

– بارگذاری لرزه ای ،از روش استاتیک معادل صورت گرفته و ضریب زلزله از آیین نامه ۲۸۰۰ و بر اساس جداول ذکر شده در این آیین نامه مطابق زیر در نظر گرفته شده است .نوع خاک تیپ II بوده و سازه در منطقه با لرزه خیزی متوسط قرار دارد که مطابق روابط (۱) میباشد:

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

T0  ۰٫۵ R  ۶ I ۱٫۰ A  ۰٫۲۵
(۱) ۳ T
۲
۲٫۵  B  ۲٫۵  ۰ T  (۰٫۰۵)(۹۰٫۷۵ )  ۰٫۲۶ ۰٫۵  B  ۲٫۵

Ty
 
۰٫۱۰۴ ۰٫۲۵ ۲٫۵۱  ABI C 

۶ R

وروی قاب شماره ۲ شکل((۲ و ستون B2 بحث کرده که با توجه به جهت تیرچه ها، تیر های متصل شده به آن، قبل از نشست طراحی می گردند در ضمن در شکل (۴) بادبند X قبل از نشست نیز طراحی می گردد.

الف. ب.

شکل :(۲) الف:قاب شماره ۲ وستون B2 با اتصالات ساده ب :قاب شماره ۲ وستون B2 با اتصالات گیر دار

.۳تحلیل و طراحی

آیین نامه مورد استفاده :

-۱ مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران (طرح و اجرای ساختمان های فولادی) نرم افزار مورد استفاده :

-۱ نرم افزار ETABS Version9.7

تحلیل قاب های خمشی به روش تنش مجاز و بارگذاری کلیه مدل ها به منظور مقایسه بهتر به شیوه ی یکسان و بر اساس ترکیب بار به شرح زیر صورت گرفته است ،طراحی خمشی تیرهای متصل به ستون B2تحت بارها، عرض بارگیرو جهت تیرچه های مطرح شده برای شکل(:(۲ الف:

(۲) kg )  ۳۲۰۰ ۴  ۴ ۸۰۰(  kg W  D  L  ۶۰۰  ۲۰۰  ۸۰۰

m 2 2 m2
S۳۸۰cm3۲IPE۲۰ kg Fy۲۸۰۰ M ۶۴۰۰kg.m۰٫۶Fy ۳۲۰۰(۴)۲  L2 M 
cm2
S 8 8

طراحی خمشی تیرهای متصل به ستون B2تحت بارها،عرض بارگیروجهت تیرچه های مطرح شده برای شکل :(۲)ب:

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

kg 4 4 kg
(3) )  ۳۲۰۰  ۸۰۰(  W  D  L  ۶۰۰  ۲۰۰  ۸۰۰
m 2 2 m2
S۲۵۳cm3۱IPE22 kg Fy۲۸۰۰ M ۴۲۶۶٫۶۶kg.m۰٫۶Fy ۳۲۰۰(۴)۲  L2 M 
cm2
S 12 12
و در ادامه بادبند X قبل از نشست طراحی می گردد که قبل از آن باید مقدار نیروی برشی اعمال شده به سازه
مطابق زیر محاسبه گردد:
G2 IPE 18  ۴۰Kg W  (۶۰۰) ۸۸ ۰٫۲۲۰۰۸۸۱٫۵۸۴۰  ۴۱٫۵ton
(4) V  CW  ۰٫۱۰۴۴۱٫۵  ۴٫۳۱۶ton
4.316 V
۲٫۶۹۲٫۷ton 32  ۴۲  ۵m  T  length T cos 

۲cos 36.86 2

که W وزن سازه با در نظر گرفتن مشارکت جرمی ،V نیروی برشی ناشی از زلزله، Tنیروی محوری روی بادبند Xمی باشد .برای طراحی بادبند از مقطع شکل((۳ استفاده می شود و خواهیم داشت :

شکل :(۳) مقطع مورد استفاده در بادبند قاب ساده

ko ۱۲۲

ko ۱۲۲

(۵)

۵۰۰ ۲ ۱ 
۶۰۲۵ ۶۰۲۵ ۱۰۷ ۳ kL 
  x   rx۳٫۱Cm
rx
2400 f y
3.1  
۲   ry۲٫۹Cm 2LZ80 ۸  E0 
۵۰۰ ۱  ۲ 
۶۰۲۵ ۶۰۲۵ ۳ kL
۱۱۴  A۲۴٫۸Cm
   y 

۲۴۰۰ f y 2.9 ry 

Kg ۵۴۲ F 6440  C
cm2
BS y f c

Fa 1 a

  
 ۱

Cc  
ok Kg

cm2

B.F F kg F۷۸۳

BS cm2 a
542 Kg ۱۰۸٫۸ ۲۷۰۰  T  f
cm2 24.8 A a

حال باید یک مقدار نشست برای این ستون بدست آورد.با فرض ابعاد پی ۱٫۵*۱٫۵m و فرض بار محوری ستون ،چند طبقه بودن،p=95ton و این مقدار را روی شالوده اثر داده وبا فرض این که خاک زیر شالوده ماسه خشک

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

و سطح آب زیر زمینی مطابق شکل( (۴ باشد و میزان نشست را محاسبه می کنیم .برای رس به طور عادی تحکیم یافته داریم :

 p0 p log Cc H S 

(۶) p0 1 e0
Cc  ۰٫۰۰۰۹(LL ۱۰)  ۰٫۰۰۹۹(۴۰ ۱۰)  ۰٫۲۷

e0 ۱٫۰
KN P  ۳*۱۶  ۳* (۱۹  ۹٫۸۱) ۱٫۵(۱۷٫۳  ۹٫۸۱)  ۸۶٫۸۱
m2
0

که در آن S مقدار نشست، H ضخامت لایه ، e0 نسبت تخلخل اولیه، Cc نشانه فشردگی، p0 فشار سربار اولیه و p افزایش فشار قایم می باشد.

شکل :(۴) مقطع خاک زیر شالوده و نیروی محوری ستون

برای تعیین افزایش تنش متوسط با استفاده از رابطه وزنی زیر:
PPt۴pmPb (7) ×
۶

که در آن Pt و Pm و Pb در زیر و مرکز شالوده با استفاده از شکل (۵) مشخص می شود:

پنجمین کنفرانس ملی زلزله و سازه ۳و۴ اردیبهشت ماه ۱۳۹۳، جهاد دانشگاهی استان کرمان

شکل :(۵)افزایش تنش در زیر و مرکز یک سطح بار گذاری مستطیلی

 B  ۳B)  ۰٫۰۵۵ p 4.5 P(z

۱٫۵ t
۰٫۰۵۵(۴۰٫۰۲۸)۰٫۰۲p 
۶

۰٫۰۳۱۱۶p P B  ۴B)  ۰٫۰۲۸ p (z  Pm
۶
 ۱٫۵
۷٫۵
B  ۵B)  ۰٫۰۲ p  P(z
(۸)
 ۱٫۵ b

KN KN 950
۴۲۲٫۲۲۱۳٫۴۷ p۰٫۰۳۱۱۶ ۴۲۲٫۲۲ p 
m2 m2 1.5۱٫۵
۲٫۱Cm 86.81۱۳٫۴۷ log 0.27 ۶۰۰ S 

۸۶٫۸۱ ۱۱

یکبار دیگر با داشتن مقدار نشست و صرفنظر از تغییر شکل محوری ستون مفروض، بدلیل بزرگ بودن سختی محوری،تیر های متصل به ستون را طراحی کرده .البته می دانیم که اگر اتصالات تیر به ستون گیر دار باشد وقتی ستون نشست کند مقداری خمش روی تیر ایجاد می شود.شکل((۶