مفهوم ترک خوردگی در سازه بتنی چیست؟
یکی از مباحثی که باید در مدل سازی سازه های بتنی در نرم افزار اعمال شود اعمال یک سری ضرایب به تمامی المان های بتنی شامل: تیر، ستون، دیوارهای برشی و حائل، انواع دال های بتنی و مجوف است.
در مقاطع بتنی دوران مقطع افزایش می یابد و به دنبال آن کرنش ها و تنش ها در تارهای کششی مقطع افزایش می یابد و باعث می شود که قسمت‌هایی از مقطع بتنی از حیض انتفاع خارج شوند.
نیروها در اجزای سازه بر اساس سختی اعضا تقسیم می شوند و از طرفی میدانیم که سختی اعضا به ممان اینرسی نیز مرتبط است پس در تحلیل المان های سازه بتنی برای توزیع صحیح و واقعی نیروهای جانبی و ثقلی باید ممان های اینرسی اصلاح شوند که به صورت مفهموم ضرایب ترک خوردگی در آیین نامه های طراحی سازه های بتنی مقررات ملی ساختمان مبحث نهم و استاندارد 2800 عنوان شده است.
- نظر استاندارد 2800 ویرایش 4 در مورد ضریب ترک خوردگی اعضا در فایل طراحی سازه :
طبق بند 3-5-5 در سازه های بتنی مهار شده و یا مهار نشده ضرایب سختی تیرها برابر 0.35، ستون ها 0.7 و دیوارها با توجه به اینکه ترک بخورند یا خیر برابر 0.35 و یا 0.7 را می توان در فایل طراحی منظور کرد.
-
نظر مبحث نهم ویرایش 99 در رابطه با سختی خمشی اعضا :
در مبحث نهم ویرایش 99 جهت در نظر گرفتن اثر ترک خوردگی المان های بتنی به دلیل اهمیت موضوع ضرایب گستره تر شده و سه روش به صورت تقریبی و دقیق ارائه شده است که در ادامه به آن می پردازیم.
روش اول : در این روش ضرایب سختی تیرها تیرها 0.35، ستون ها 0.7 و دیوارها با توجه به وضعیت ترک خوردگی آنها 0.35 و 0.7 در نظر گرفته می شود که همان ضرایب گفته شده در استاندارد 2800 و یک روش رایج در بین طراحان نیز هست.
روش دوم : یک روش دقیق هست که نیاز به محاسبه ضریب برای هر تمامی اعضا به صورت جداگانه است.
روش سوم : اعمال همزمان ضریب کاهش ممان اینرسی برابر 0.5 برای تمام اعضا پیشنهاد شده است.
طبق بند 9-6-5-3-1-1 مشخصات مقطع شامل ممان اینرسی و سطح مقطع اعضا باید براساس جدول های 9-6-2-الف و یا 9-6-2-ب محاسبه شوند، مگر اینکه بتوان از تحلیل های دقیق تری آنها را به دست آورد. در صورت وجود بارهای جانبی دائمی، ممان اینرسی ستون ها و دیوارها را باید بر ضریب (βds+1) تقسیم نمود.
βds برابر با نسبت برش دائمی به حداکثر برش کل طبقه در همان ترکیب بار می باشد. ممان اینرسی ناخالص تیرهای Tشکل با منظور نمودن عرض موثر بال محاسبه می شود، و یا دو برابر ممان اینرسی ناخالص مقطع مستطیلی جان منظور می گردد.
همچنین در بند 9-6-5-3-1-2 نیز بیان می کند که برای تحلیل بارهای جانبی ضریب دار می توان ممان اینرسی کلیه اعضا را برابر 0.5Ig در نظر گرفت.
یا می توان ممان اینرسی اعضا را با استفاده از روش های دقیق تری که سختی موثر همه اعضای تحت بار را منظور می نمایند، محاسبه نمود.
جدول 9-6-2-الف ممان اینرسی و سطح مقطع مجاز اعضا در تحلیل الاستیک برای بارهای ضریب دار :
جدول 9-6-2-ب مقادیر دقیق تر ممان اینرسی اعضا در تحلیل الاستیک برای بارهای ضریب دار :
- تبصره: در اعضای خمشی ممتد می توان برای I مقدار متوسط آن را در مقاطع با لنگرهای خمشی مثبت و منفی بحرانی در نظر گرفت. همچنین برای Pu و Mu باید از مقادیر متعلق به ترکیب بار مورد نظر، و یا ترکیبی که حداقل مقدار I را به دست می دهد، استفاده کرد.
- در بند 9-6-5-3-1-3 نیز برای تحلیل دال های دو طرفه بدون تیر که جزیی از سیستم باربر جانبی زلزله منظور می شوند، ممان اینرسی I برای دال ها را باید براساس مدلی که نتایج آزمایش ها و تحلیل ها مطابقت قابل قبولی داشته باشند، به دست آورد.
ضرایب ترک خوردگی المان ها طبق ACI-318-19
نحوه اختصاص ضرایب ترک خوردگی قاب های خمشی بتنی در نرم افزار ایتبس :
در ابتدا باید المان های بتنی را انتخاب کنیم. یکبار تمامی تیرها و بار دیگر تمامی ستون ها را انتخاب یا select می کنیم سپس از منوی
assign / Frame / Property modifiers طبق شکل زیر ضرایب 0.35 به تیرها و 0.7 به ستون ها را اعمال می کنیم.
- برخی از طراحان معتقده هستند در تیرها علاوه بر ممان اینرسی 3axis باید ضریب 2axis نیز برابر 0.35 وارد شود. با توجه به اینکه در تیرها لنگر حول محور ضعیف عمدتا نزدیک به صفر می باشد، کاهش این ضریب در نتایج طراحی اعضا و کنترل دریفت تاثیر زیادی ندارد.
- در ستون ها خمش در دو محور اتفاق می افتاد و با توجه به خمش دو محوره ضرایب به هر دو محور اختصاص داده می شود.
آیا ضرایب ترک خوردگی در محاسبه زمان تناوب تغییر می کند؟
طبق بند 3-3-3-3 استاندارد 2800 ویرایش 4 برای برداشت دوره تناوب در سازه های بتنی ضرایب سختی خمشی اعضا تغییر می کند.
از فایل اصلی Save az گرفته و یک فایل جدید به نام Period ایجاد می کنیم. ضرایب تیرها 0.5Ig، ستون ها Ig و دیوارها Ig را اعمال می کنیم.
- در صورتی که در فایل اصلی در تیرها به 2axis ضریبی را اختصاص داده باشیم در فایل دوره تناوب نیز باید ضریب را 0.5 اختصاص داد.
