دومین مرحله از فرایند طراحی سازه در این نرم افزار ، بارگذاری در SAP2000 می باشد . پس از از تکمیل مدل سازی سازه در سپ و ترسیم هندسه سازه ، تعریف مصالح، مقاطع و قید های تکیه گاهی و گره ای، در مرحله دوم آموزش شما باید تعریف بارها و اختصاص نیروهای وارد بر سازه در SAP اقدام باشد. برنامه سپ ۲۰۰۰ امکان تعریف و اعمال بارهای وارد بر سازه به صورت دستی و اتوماتیک را دارا می باشد.
بار ناشی از باد و همچنین بارگذاری زلزله را به کمک قابلیت اتوماتیک و خودکار سپ به سازه مورد نظر خود اعمال نموده و آن را طراحی کنید. البته در صورتی که با الگوریتم بارگذاری خودکار در SAP2000 آشنایی ندارید و یا جزئیات بارگذاری مورد نظر شما با آنچه که این برنامه کامپیوتری به صورت خودکار انجام می دهد متفاوت باشد، میتوانید امکان بارگذاری به صورت دستی استفاده کنید.
آموزش اختصاص بار در سپ ۲۰۰۰
در این ویدیو آموزشی که از فصل اول قدم یک سپ ۲۰۰۰ نحوی اعمال بار بر یک تیر دو سر ساده که ساده ترین سازه ممکن است را بصورت مختصر مشاهده میکنید. در فصل های بعدی فیلم آموزش SAP2000 گام به گام با جزییات بارگذاری های پیشرفته تر در سپ آشنایی پیدا می کنید.
فیلم آموزش سپ ۲۰۰۰ (قدم یک):
قدم یک SAP2000
(دانلودی)- دانلود کامل بلافاصله پس از پرداخت
مخاطب: مهندسان عمران ، کلیه دانشجویان مهندسی عمران بويژه گرایش های مرتبط با تحلیل و طراحی سازه ها نوع محصول: MP4 (فیلم) با کیفیت HD مدت: ۸ ساعت حجم: 550 مگابایت سطح: مقدماتی و متوسط رئوس مطالب:- مدلسازی در SAP2000
- بارگذاری در SAP2000
- تحلیل سازه در SAP2000
انواع بارهای وارد بر سازه ها
اگر به یکی از آیین نامه های بارگذاری بین المللی یا مبحث ششم مقررات ملی ساختمان بارهای وارد بر سازه مراجعه کنید، با سه گروه از بارها مواجه می شوید. گروه اول بارهای ثقلی میباشند. دومین گروه از بارهای وارد بر سازه به بارهای جانبی موسوم هستند. و سومین گروه از بارها شامل نیروهای وارد بر سازه هستند که در دو گروه فوق الذکر قرار نمی گیرند مثل بار ناشی از حرارت و یا نشست و… .
بارهای مرده و زنده همچنین بار برف مشهورترین این و شناخته شده ترین بارهای ثقلی میباشند. در واقع بارهای ثقلی در امتداد قائم و به صورت گرانشی بر سازه تاثیر می گذارند. در شرایط گوناگون بارهای ثقلی به ویژه مرده و زنده ممکن است به صورت بار متمرکز و یا بار گسترده بر سازه تاثیر بگذارد.
نیروی زلزله وارد بر سازه
متداول ترین بارهای جانبی نیروی ناشی از باد و همچنین نیروی زلزله می باشد که به صورت جانبی بر سازه اثر می کند. همانطور که احتمالا نمی دانید بار باد یک بار گسترده سطحی متغیر در ارتفاع است. اما نیروی ناشی از زلزله یک بار پیکری و ناشی از جرم سازه است. بنابراین هر اندازه که جرم سازه بیشتر باشد نیروی زلزله وارد بر این سازه افزایش پیدا میکند.
طبق آنچه که در مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و سایر آیین‌نامه‌های بارگذاری بین المللی آمده است، نیروی باد و زلزله باید به صورت غیر همزمان باید بر سازه اعمال شوند. نیروی زلزله باید در دو جهت عمود بر هم و ترجیحاً در امتداد محورهای اصلی سازه بر آن اعمال گردد. به جز در موارد خاص نیروی زلزله در جهت X و Y در پلان به صورت مجزا باید به سازه وارد شوند.
اثر نیروی زلزله متعامد
اثر همزمان مولفه های متعامد افقی در بارگذاری لرزه ای را اصطلاحاً قاعده ۱۰۰-۳۰ می گوییم. مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ اثر مولفه قائم زلزله صرفاً در در موارد خاص باید در بارگذاری لرزه ای منظور گردند. برای همه سازه هایی که در منطقه با پهنه بندی خطر لرزه‌ای بسیار زیاد (مثلا تهران) واقع شده‌اند، اثر مولفه قائم برای همه سازه باید منظور گردد. برای سایر مناطق با خطر لرزه‌ای کمتر اثر مولفه قائم نیروی زلزله صرفاً بر کنسول ها، دهانه های بلند و یا اجزایی از سازه که وزن تجهیزات سنگین را تحمل می کنند اعمال می شود.
کدام یک از بارها و نیرو های وارد بر سازه در SAP2000 قابل تعریف هستند؟
همه بار هایی را که در بخش قبل اشاره کردیم میتوانید در برنامه سپ ۲۰۰۰ تعریف کنید. لازم به توضیح است که بارگذاری در SAP2000 برای تعریف و اعمال انواع بارهای زنده نیز طبقه بندی آنها بسادگی انجام می شود. بنحوی که شما می توانید بار زنده بام، بار زنده غیر قابل کاهش و بار زنده قابل کاهش را در برنامه سپ بطور جداگانه تعریف و بر سازه اعمال نمایید. همچنین در مواردی که به دلیل تنوع کاربری چند نوع بار زنده بر سازه اعمال شود، (مثلا بار زنده پارکینگ و بار زنده طبقات اداری ، تجاری و مسکونی) برنامه به شما اجازه می دهد که که از یک نوع بار زنده چند حالت مجزا تعریف کنید. در فیلم آموزش سپ همه موارد را از پایه شرح داده ام. اگر قصد یادگیری SAP2000 را دارید فیلم آموزش قدم یک SAP2000 را ببینید
تعریف و اعمال نیروی زلزله در SAP2000
برای تعریف و اعمال نیروی زلزله به روش استاتیکی معادل در برنامه سپ توانید از شیوه های متعددی که نرم‌افزار به شما ارائه داده استفاده کنید. در صورتی که مایل باشید بارگذاری لرزه‌ای مطابق با یکی از آیین نامه های بین المللی موجود در ماژول بارگذاری به صورت اتوماتیک قابل انجام است. شما تنها باید پارامتر های مربوط به آیین نامه بین المللی موردنظرتان را در فرم بارگذاری آن آیین نامه وارد نمایید.
در صورتی که میخواهید بارگذاری زلزله بر اساس آیین نامه ۲۸۰۰ انجام شود می بایست ابتدا ضریب زلزله را به صورت دستی محاسبه کنید. سپس در قسمت Load Pattern نیروی زلزله از نوع User Coefficient تعریف کنید. برنامه بر اساس ضریب زلزله وارد شده توسط شما و همچنین تنظیماتی که در قسمت Mass Source انجام داده اید نیروی زلزله را محاسبه و به سازه اعمال می کند.
علاوه بر روش استاتیکی معادل شما می توانید در برنامه سبز بارگذاری و تحلیل لرزه ای را به کمک روش تحلیل طیفی یا شبه دینامیکی انجام دهید. برای انجام این کار شما باید ابتدا یک تحلیل مدال برای تعیین مدهای ارتعاشی سازه در برنامه تعریف کرده باشید. بعلاوه لازم است طیف پاسخ موردنظرتان را به صورت یک فایل متنی در قسمت توابع بارگذاری به برنامه SAP2000 معرفی کنید. این تابع می تواند طیف پاسخ یا بازتاب ارائه شده در آیین نامه ۲۸۰۰ یا هر آیین نامه بین المللی دیگری باشد. در صورتی که پروژه مورد نظر شما ما از مطالعات تحلیل خطر برخوردار بوده باشد احتمالاً در این گزارش طیف ویژه ساختگاه نیز برای طراحی سازه های مربوط به این پروژه به شما ارائه شده است.
آیا امکان بارگذاری حرارتی در SAP2000 وجود دارد؟
بله شما می توانید اثرات تغییر دما و نیرو های ناشی از آن را در برنامه SAP2000 تعریف کنید. پس از تحلیل و آنالیز حرارتی نیروهای ناشی از تغییر دما را برای طراحی مورد استفاده قرار دهید. برنامه سپ به دو صورت امکان تعریف بارهای حرارتی را دارد. حالت اول تغییر دمای کلی سازه است که معمولاً از این شیوه استفاده می کنیم. این روش بیشتر برای سازه های باز مانند پایپ رک ها و… کاربرد دارد. روش دوم بارگذاری حرارتی در سپ ۲۰۰۰ اعمال گرادیان حرارتی بین داخل و خارج سازه است. اعمال گرادیان حرارتی برای همه سازه هایی که به صورت بسته ساخته می شوند به نحوی که دمای داخل و بیرون سازه اختلاف قابل توجهی دارد مورد استفاده قرار می گیرد. در سازه ها با طول زیاد و همچنین درجات نامعینی قابل توجه ، اهمیت بارگذاری و آنالیز حرارتی سازه در سپ افزایش پیدا می کند.
تنش ناشی از بار حرارتی در سپ
شکل نیرو یا بار وارد بر سازه
در بارگذاری سازه و ساختمان فولادی و بتنی منظور ما از شکل باران یا نیروی وارد بر آن، هندسه بارگذاری و نحوه اعمال سازه است. ساده ترین نوع نیرو یا بار از نظر شکل بارهای متمرکز می باشند . که شما اولین بار در درس تحلیل سازه ها و درس استاتیک با آن مواجه شده اید. که معمولاً به صورت یک فلش به همراه مقدار بر روی سازه نمایش داده میشود. انواع دیگر نیرو از نظر شکل بارهای گسترده مستطیلی مثلثی و ذوزنقه ای وارد بر تیر ها ستون ها و کلا اجزا قاب سازه می باشند. پس از بار متمرکز و گسترده خطی با بارهای گسترده سطحی مواجه هستیم. برای اعمال بار مرده و زنده به کف های سازه معمولاً از بار گسترده سطحی در سپ ۲۰۰۰ و یا ایتبز استفاده می کنیم.
نیروی متمرکز ، بار نقطه ای و بارگسترده خطی در SAP2000
برنامه SAP2000 به شما امکان اعمال بار متمرکز نقطه ای را می دهد. البته شما میتوانید به تیر یا ستون و کلاً اعضای قاب نیز بار متمرکز نقطه ای اعمال کنید. در سپ ۲۰۰۰ و ایتبز برای بارگذاری بار گسترده خطی ناشی از دیوارهای پیرامون و موارد مشابه از بارگذاری گسترده خطی استفاده می شود.
بار گسترده سطحی در SAP2000
شما به عنوان طراح سازه قادر هستید در SAP2000 علاوه بر بار گسترده خطی بار گسترده مثلثی و همچنین بار گسترده ذوزنقه ای را تعریف و اعمال کنید. بار گسترده وارد بر سطوح که به صورت یکنواخت هستند به سادگی و به سرعت در SAP تعریف می شوند. هدف اعمال یک بار گسترده غیر یکنواخت واربر بر سطح در SAP2000 است؟ یا بار گسترده سطحی متغیر مانند فشار خاک وارد بر دیوار باشد، این کار تا حدودی مشکل است.
بار متحرک در سپ
در سازه هایی مثل پل یا جرثقیل سوله و سازه های صنعتی ، بدلیل ثابت نبودن بار ها لازم است بارگذاری متحرک در SAP2000 انجام شود. هدف از این کار ترسیم خط تاثیر در سپ است. کاربرد خط تاثیر در طراحی سازه های تحت بار متحرک ، این است که بحرانی ترین حالت و موقعیت برای بار های غیر ثابت شناسایی شوند. بنابراین با ترسیم خط تاثیر با متحرک در SAP2000 امکان طراحی سازه برای بحرانی ترین حالت ممکن می شود.
فشار خاک و سیال در برنامه سپ
برای بارگذاری در SAP2000 برای اعمال بارگسترده متغییر و غیر یکنواخت بر اعضای سطحی مثل Shell در سپ، می توانید از قابلیت Joint Pattern استفاده کنید. این تکنیک را در یک فیلم ویدیویی قبلا در یوتیوب و آپارات منتشر کرده ام.