معادل سازی مقاطع ایرانی در نرم افزار ETABS

1-1-کلیات

در طراحی به روش حالات حدی، مطابق AISC360-05 مقاطع معرفی شده به نرم‌افزار ETABS چنانچه بصورت Genaral و یا در محیط برنامه Section Designer تعریف شده باشند، از نظر برنامه بصورت غیرفشرده بوده و پیام خطایی از طرف برنامه صادر می‌شود و همچنین کنترل ضوابط لرزه‌ای برای آن صورت نخواهد گرفت. برای حل این مشکل بایستی این مقاطع را به نوعی با مقاطع دیگر معادل سازی نماییم تا کنترل ضوابط فشردگی آنها برای برنامه امکان ‌پذیر باشد.

1-2–معرفی برنامه Proper^v6

برنامه Proper (نسخه 6) یک برنامه جانبی برای برنامه‌های SAP و ETABS می‌باشد. از این برنامه جهت ساختن مقاطع فولادی استفاده می‌شود. انواع مختلف مقاطع فولادی را می‌توان به کمک این برنامه در یک فایل اطلاعاتی مقاطع ذخیره سازی نمود. این برنامه تحت سیستم عامل DOS بوده اما می‌توان از آن در محیط ویندوز 32 بیتی استفاده نمود. نحوه ساخت مقاطع بطور مختصر در ادامه تشریح می‌شود. ابتدا بایستی یک فایل ورودی آماده و به برنامه معرفی شود. فایل ورودی بایستی بطور صحیح نوشته شده و خطایی نداشته باشد. فایل ورودی نیاز به پسوند ندارد. بعد از اجرای برنامه، فایل‌های خروجی زیر ایجاد می‌شوند:

• فایل *.Out حاوی مشخصات محاسبه شده برای مقاطع.
• فایل *.LBL حاوی نام مقاطع معرفی شده.
• فایل *.Pro فایل دارای فرمت باینری که اطلاعات مقاطع در آن ذخیره می‌شوند.

فرمت ورودی اطلاعات بصورت زیر است:

LABLE: نام مقطع و بصورت دلخواه است.

DSG: نوع مقطع را مشخص می‌نماید. برای هر مقطع یک حرف انگلیسی که نشان دهنده نوع مقطع است، قید می‌شود. در جدول 1 مخفف هر یک از مقاطع آورده شده است.

D: بعد اصلی مقطع که بر محور اصلی مقطع عمود است.

BF: بعد فرعی یا عرض بال، این بعد بر محور فرعی (محور محلی 2) عمود است.

TF: ضخامت بال، این پارامتر، تنها برای مقاطع I شکل، جعبه‌ای، ناودانی و دوبل نبشی و سپری بکار می‌رود.

TW: ضخامت جان، این پارامتر، تنها برای مقاطع I شکل، جعبه‌ای، ناودانی و دوبل نبشی و سپری بکار می‌رود.

K: شعاع ماهیچه مقاطع، این پارامتر، تنها برای مقاطع I شکل، جعبه‌ای، ناودانی و دوبل نبشی و سپری بکار می‌رود.

A: مساحت مقطع عرضی

J: ثابت پیچشی مقاطع

IX: ممان اینرسی مقطع حول محور اصلی (x)

IY: ممان اینرسی مقطع حول محور فرعی (y)

AY: مساحت برشی مقطع در جهت اصلی (جهت y)

AX: مساحت برشی مقطع در جهت فرعی (جهت x)

ZX: مدول پلاستیک مقطع حول محور اصلی، (x)

ZY: مدول پلاستیک مقطع حول محور فرعی (y)

XB: این پارامتر برای مقاطع نامتقارن مانند نبشی، دوبل نبشی و ناودانی که مرکز هندسی آنها در وسط مقطع واقع نمی‌شود، کاربرد دارد. در واقع این فاصله، فاصله بین مرکز هندسی و لبه سمت چپ مقطع را بیان می‌کند.

YB: این پارامتر برای مقاطع نامتقارن مانند نبشی، دوبل نبشی و ناودانی که مرکز هندسی آنها در وسط مقطع واقع نمی‌شود، کاربرد دارد. در واقع این فاصله، فاصله بین مرکز هندسی و لبه سمت پایینی مقطع را بیان می‌کند.

P1: این پارامتر برای مقاطع مختلف، تعاریف متفاوتی دارد. برای مقاطع I شکل، در صورت نامساوی بودن ابعاد بال بالایی و بال پایینی این پارامتر نشان دهنده عرض بال پایینی است. در مقاطع ناودانی، این مقدار بیان کننده فاصله مرکز برش از جان مقطع ناودانی است. در مقطع نبشی تک، این پارامتر برابر شعاع ژیراسیون حداقل نبشی است. در مقطع نبشی جفت، این پارامتر برابر فاصله پشت تا پشت دو نبشی است. برای بقیه مقاطع برابر صفر می‌باشد.

P2: این پارامتر برای مقاطع مختلف، تعاریف متفاوتی دارد. برای مقاطع I شکل، در صورت نامساوی بودن ابعاد بال بالایی و بال پایینی این پارامتر نشان دهنده ضخامت بال پایینی است. برای بقیه مقاطع برابر صفر می‌باشد.

1-1-معرفی برنامه Proper^v7

نسخه‌ای از برنامه Proper نیز تحت برنامه Microsoft Excel موجود است که می‌توان از این نسخه جهت ساخت مقاطع معادل نیز استفاده نمود (شکل1).

محیط این برنامه بسیار ساده بوده و کافی است ابتدا به تَب مقطع مورد نظر رفته و مشخصات مقطع مورد نظر را در آن بازنویسی نمایید. به عنوان مثال فرض کنید بخواهیم، مقطع 2IPE را با یک مقطع بال پهن معادل نماییم. ابتدا در محیط برنامه (شکل1) به تَب I-Wide Flange Data رفته و در هر ستون، پارامتر مربوط به آن ستون را تکمیل می‌نماییم. پارامترهای برنامه برای ورود اطلاعات در شکل 2 نشان داده شده است. تمام پارامترهای وارد شده بر حسب واحد سانتیمتر می‌باشند. می‌توانید واحد‌های دیگری را انتخاب نمایید ولیکن تمام پارامترهای وارد شده بایستی بر حسب یک واحد باشند.

در شکل 2، KDES فاصله بین لبه خارجی بال تا سطح گرد شدگی برای طراحی، KDET فاصله بین لبه خارجی بال تا سطح گرد شدگی برای جزئیات بوده که می‌توان آنها را برابر ضخامت بال در نظر گرفت، BF عرض بال که در حالت دوبل جمع دو عرض دو پروفیل می‌باشد. همچنین ضخامت بال نشان داده شده در شکل 2 به سبب آنکه از مقطع دوبل استفاده نموده‌ایم، دو برابر شده است به این خاطر است که نسبت عرض بال به ضخامت آن با مقطع اصلی برابر باشد. همچنین ضخامت جان برابر ضخامت تک پروفیل قرار داده شده تا نسبت ارتفاع جان به ضخامت آن تغییری با مدل اولیه نداشته باشد.

ZX و ZY به ترتیب اساس مقطع پلاستیک مقطع دوبل حول محورهای X و Y هستند. IX و IY ممان اینرسی مقطع دوبل حول محورهای X و Y هستند. RX و RY شعاع ژیراسیون مقطع محورهای X و Y هستند. ASX و ASY سطح برش در جهت محورهای X و Y هستند. همچنن J ثابت پیچشی مقطع است. بعد از تکمیل سلول‌های برنامه، در تَب PROPER Control Panel رفته و بر روی دکمه Click to Create a Binary V7 Section Database File کلیک نمایید. در این حالت پنجره Save Section Property Database File As ظاهر می‌شود. در این پنجره، فایل مورد نظر خود را در یک آدرس مشخص (مثلا داخل درایو C) و با یک نام دلخواه (مثلاً Sections) ذخیره نمایید تا پنجره Units ظاهر شود. این کار در شکل 3 نشان داده شده است.

در پنجره Units بایستی واحدی که ابعاد و مشخصات هندسی مقطع را وارد نمود را انتخاب نمایید. در اینجا ما از واحد سانتیمتر استفاده نموده بودیم. بعد از زدن Ok پنجره Data Source باز شده و بایستی در این پنجره کاربر مشخص نماید که برنامه از چه تَبی برای ایجاد مقطع استفاده نماید. در اینجا می‌توانید چند تب مختلف را انتخاب نمایید. بعد از زدن Ok پنجره Proper Log ظاهر شده و مشخص می‌نماید چند مقطع با موفقیت ساخته شده‌اند. حال با مراجعه به برنامه ETABS و فراخوانی مقاطع ساخته شده (مثلاً 2IPE220) مشخصات هندسی و شکل مقطع را کنترل نمایید (از مسیر Define menu > Frame Sections اقدام نمایید).

در شکل 4 مقطع دوبل ساخته شده برای مقطع 2IPE220 نشان داده شده است. همانطور که دیده می‌شود، مشخصات هندسی این مقطع تک، با دوبل IPE220 برابر است. حال می‌توان براحتی از این مقطع در برنامه ETABS استفاده نمود.

تهیه و تنظیم: مهدی علیرضایی